ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
гибкого провода соединен с гальванометром. Таким устройством зонда с рычагами можно
обследовать всю ванну.
1
Z
K
2
Рис. 2. Устройство пантографа.
Для фиксации эквипотенциальных поверхностей служит правая часть пантографа.
К концу рычага 2 пантографа прикреплен вертикальный карандаш К. Карандаш может
свободно перемещаться вместе с рычагами над листом бумаги, контуры которого показаны
на рисунке пунктиром. С помощью пружины карандаш в нормальном положении
приподнят над бумагой и движется в горизонтальной плоскости, не касаясь поверхности
бумаги. При нажиме сверху на карандаш пружина укорачивается, и нижний очищенный
конец карандаша достает бумагу.
Система рычагов пантографа устроена таким образом, что все горизонтальные
перемещения зонда в ванне автоматически воспроизводятся перемещением карандаша на
бумаге. Пусть зондом с помощью гальванометра последовательно отыскиваются в ванне
точки на исследуемой в данный момент времени эквипотенциальной поверхности. Если
после нахождения каждой такой точки нажимать на карандаш пантографа, то этот
карандаш будет наносить на бумаге таким путем отметки, соответствующие всем
отысканным с помощью зонда точкам некоторой эквипотенциальной поверхности, то,
соединяя потом все эти отметки плавной линией, мы воспроизведем на бумаге
геометрическую форму и размеры горизонтального сечения исследуемой
эквипотенциальной поверхности. Таким способом можно по ходу работы с зондом
зафиксировать все находимые с его помощью эквипотенциальные поверхности. Если
предварительно обойти (ощупать) зондом контуры поверхности электродов электродов
(это будут, по условиям опыта, также эквипотенциальные поверхности), непрерывно
нажимая на карандаш, то мы получим на бумаге контуры горизонтальных сечений
установленных в ванне электродов.
Разумеется, при всех описанных операциях лист бумаги под карандашом
пантографа должен быть закреплен, иначе можно исказить всю геометрическую картину
поля в результате случайных сдвигов бумаги. Указанным способом можно получить
семейство эквипотенциальных линий. Так как эквипотенциальные поверхности и силовые
линии ортогональны, то легко дополнить полученную картину и силовыми линиями. Это
даст полное представление об изучаемом электростатическом поле.
Описанный метод исследования электростатического поля имеет не только
иллюстративное значение, но и широкие применения на практике. Метод это практически
полезен для изучения сложных электростатических полей, точный расчет которых
затруднителен из-за сложности граничных условий (многоэлектродные радиолампы в
отсутствие объемного заряда, электростатические линзы, фотоэлектронные умножители).
При этом принципиальное значение имеет правило подобия потенциальных полей,
позволяющее в большом масштабе воспроизводить подлежащие изучению поля. Правило
подобия утверждает, что если размеры электродов, создающих поле, и все расстояния
между электродами изменены в одной пропорции, то структура поля остается прежней.
6
6
гибкого провода соединен с гальванометром. Таким устройством зонда с рычагами можно
обследовать всю ванну.
2
K
Z 1
Рис. 2. Устройство пантографа.
Для фиксации эквипотенциальных поверхностей служит правая часть пантографа.
К концу рычага 2 пантографа прикреплен вертикальный карандаш К. Карандаш может
свободно перемещаться вместе с рычагами над листом бумаги, контуры которого показаны
на рисунке пунктиром. С помощью пружины карандаш в нормальном положении
приподнят над бумагой и движется в горизонтальной плоскости, не касаясь поверхности
бумаги. При нажиме сверху на карандаш пружина укорачивается, и нижний очищенный
конец карандаша достает бумагу.
Система рычагов пантографа устроена таким образом, что все горизонтальные
перемещения зонда в ванне автоматически воспроизводятся перемещением карандаша на
бумаге. Пусть зондом с помощью гальванометра последовательно отыскиваются в ванне
точки на исследуемой в данный момент времени эквипотенциальной поверхности. Если
после нахождения каждой такой точки нажимать на карандаш пантографа, то этот
карандаш будет наносить на бумаге таким путем отметки, соответствующие всем
отысканным с помощью зонда точкам некоторой эквипотенциальной поверхности, то,
соединяя потом все эти отметки плавной линией, мы воспроизведем на бумаге
геометрическую форму и размеры горизонтального сечения исследуемой
эквипотенциальной поверхности. Таким способом можно по ходу работы с зондом
зафиксировать все находимые с его помощью эквипотенциальные поверхности. Если
предварительно обойти (ощупать) зондом контуры поверхности электродов электродов
(это будут, по условиям опыта, также эквипотенциальные поверхности), непрерывно
нажимая на карандаш, то мы получим на бумаге контуры горизонтальных сечений
установленных в ванне электродов.
Разумеется, при всех описанных операциях лист бумаги под карандашом
пантографа должен быть закреплен, иначе можно исказить всю геометрическую картину
поля в результате случайных сдвигов бумаги. Указанным способом можно получить
семейство эквипотенциальных линий. Так как эквипотенциальные поверхности и силовые
линии ортогональны, то легко дополнить полученную картину и силовыми линиями. Это
даст полное представление об изучаемом электростатическом поле.
Описанный метод исследования электростатического поля имеет не только
иллюстративное значение, но и широкие применения на практике. Метод это практически
полезен для изучения сложных электростатических полей, точный расчет которых
затруднителен из-за сложности граничных условий (многоэлектродные радиолампы в
отсутствие объемного заряда, электростатические линзы, фотоэлектронные умножители).
При этом принципиальное значение имеет правило подобия потенциальных полей,
позволяющее в большом масштабе воспроизводить подлежащие изучению поля. Правило
подобия утверждает, что если размеры электродов, создающих поле, и все расстояния
между электродами изменены в одной пропорции, то структура поля остается прежней.
