Информация о готовой работе

Бесплатная студенческая работ № 5389

Нижегородский Государственный Технический Университет.

Лабораторная работа по физике №2-24.

Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны

Выполнил студент Группы 99 - ЭТУ Наумов Антон Николаевич Проверил:

Н. Новгород 2000г. Цель работы: изучение метода моделирования электростатических полей в электролитической ванне и исследование их характеристик в пространстве между электродами различной формы.

Теоретическая часть. Электростатическое поле - поле, создаваемое покоящимися электрическими зарядами. Характеристиками этого поля являются напряженность и потенциал j, которые связаны между собой следующим соотношением: . В декартовой системе координат: , где единичные орты. Удобной моделью электрического поля является его изображение в виде силовых и эквипотенциальных линий. Силовая линия - линия, в любой точке которой направление касательной совпадает с направлением вектора напряженности Эквипотенциальная поверхность - поверхность равного потенциала. На практике электростатические поля в свободном пространстве создаются заданием на проводниках - электродах электрических потенциалов. Потенциал в пространстве между проводниками удовлетворяет уравнению Лапласа:. В декартовой системе координат оператор Лапласа: . Решение уравнения Лапласа с граничными условиями на проводниках единственно и дает полную информацию о структуре поля.

Экспериментальная часть. Схема экспериментальной установки. Методика эксперимента:

В эксперименте используются следующие приборы: генератор сигналов Г3 (I), вольтметр универсальный B7 (2) c зондом (3), электролитическая ванна (4) с набором электродов различной формы (5). Устанавливаем в ванну с дистилированной водой электроды. Собираем схему, изображенную на РИС. 1. Ставим переключатель П в положение УUФ. Подготавливаем к работе и включаем приборы. Подаем с генератора сигнал частоты f=5 кГц и напряжением U=5 В, затем ставим переключатель П в положение УSФ. Далее, помещаем в ванну электроды различной формы ( в зависимости от задания ) и затем, водя по ванне зондом, определяем 4 - эквипотенциальные линии: 1B, 2B, 3B, 4B. И так далее для каждого задания.

Задание №1. Исследование электростатического поля плоского конденсатора.

Таблица 1. Зависимость потенциала j от расстояния.

j = j (x),Вxyj = j (x),Вxyj = j (x),Вxyj = j (x),Вxy 0-1101,38-502,88104,3470 0,14-1001,62-403,13204,5780 0,37-901,88-303,40304,890 0,62-802,14-203,65404,99100 0,82-702,37-103,88504,99110 0,1-602,64004,1060

Таблица 2. Эквипотенциальные линии. j = j (x),Вxyj = j (x),Вxyj = j (x),Вxyj = j (x),Вxy 1-5,792-1,6932,6946,69 1-5,862-1,5632,5646,46 1-5,732-1,5232,5346,53 1-5,702-1,5032,5046,50 1-5,7-32-1,5-332,6-346,5-3 1-5,7-62-1,5-632,6-646,5-6 1-5,8-92-1,5-932,6-946,5-9

Обработка результатов измерений.

1). График зависимости .

2). Зависимость . при x<0 при при x>x2

3). Погрешность измерения Е:

.

Е = (Е � dЕ) = (25 � 0,15)

4). Силовые и эквипотенциальные линии электростатического поля плоского конденсатора

5). Задача №1.

6). Задача №2. ;

Задание №2. Исследование электростатического поля цилиндрического конденсатора.

Радиусы цилиндров A =3,5 см, В=8,8см

Таблица 3. Зависимость j=j(r),Вr,смj=j(r),Вr,см 0,0602,846 0,0513,657 0,0524,328 0,0534,859 0,8244,8610 1,965

Таблица 4. Эквипотенциальные линии. j=j(x,y)xyj=j(x,y)xyj=j(x,y)xyj=j(x,y)xy 14024,9036,2047,40 13,5224,6235,5346,93 12,6323433,6544,56 103,9205306,2407,6 1-2,632-3,143-3,754-73 1-3,622-4,723-5,534-4,76 1-4,202-5,103-6,304-7,60 1-3,7-22-4,8-23-5,3-34-6,8-3 1-2,9-32-3,2-43-3,6-54-4-6 10-420-5,130-6,240-7,5 12,8-32-3-433,6-544,1-6 13,6-22-4,7-235,5-347-3

1). График зависимости j=j(r)

2). График зависимости j=j(ln r)

3). График зависимости E = E (r).

4). График зависимости E = E (1/r).

5). Эквипотенциальные линии.

6). Расчет линейной плотности t на электроде.

7). Задача №1. L = 1м

8). Задача №2. r1 = 5см, r2 = 8см, l = 0,1м Задание №3. Исследование электростатического поля вокруг проводников.

Таблица №5. j=j(x,y)xyj=j(x,y)xyj=j(x,y)xyj=j(x,y)xy 1-3,6820,8835,9947,23 1-3,7720,7735,7845,92 1-3,7620,5635,2745,41 1-4520,3534,7645,20 1-4,7420,2434,4545,4-1 1-5320,1334,1446,2-2 1-5,2220,6-333,9347,6-3 1-5,2120,7-433,82 1-5021-534,1-2 1-4,9-121,2-634,4-3 1-4,7-221,4-734,8-4 1-4,4-321,5-835,5-5 1-4,2-421,6-936-6 1-4-536,7-7 1-3,7-637,3-8 1-3,6-737,7-9

1). Потенциал на электродах: пластинке и втулке постоянен, то есть они являются эквипотенциальными поверхностями. Внутри полости потенциал также постоянен. Таблица 6. j=j(x,y)xy 1,97-30 1,9530 1,962-1 1,95-3-2 1,9500 1,96-10

2). Распределение потенциала вдоль линии, охватывающей пластинку и расположенной на расстоянии L = 3 мм от её края.

Таблица 7. j=j(x,y)xy 3,0540 1,2-4,20 1,920-2,5 1,9902 1,5-32,1 1,31-3-3 2,232-2 2,3215

3). Эквипотенциальные линии.

4). Определение средней напряженности поля в нескольких точках вдоль силовой линии.

. а). б). в). 5). , .

Таблица 8. X, смy, смs, Кл/м2E, В/мw, Дж/м3 403,24?10-9366,65,95?10-7 -4,202,21?10-92502,77?10-7 0-58,85?10-11104,43?10-10 021,18?10-1013,37,82?10-10 -32,71,33?10-91509,96?10-8 -3-31,9?10-92132,00?10-7 2-28,23?10-10933,80?10-8 21,51,02?10-91165,95?10-8

Вывод. В ходе работы получены картины силовых и эквипотенциальных линий плоском и цилиндрическом конденсаторах, а также вокруг проводника, помещенного в электростатическое поле. Установлено, что проводники и полости внутри них в электростатическом поле являются эквипотенциальными поверхностями. В плоском конденсаторе поле сосредоточено между пластинами, оно является однородным, а потенциал изменяется линейно. В цилиндрическом конденсаторе поле также сосредоточено между пластинами, его напряженность обратно пропорциональна расстоянию от оси конденсатора до точки измерения. Потенциал изменяется логарифмически. Поток вектора напряженности поля через коаксиальные с электродами цилиндрические поверхности постоянен, что совпадает с теоретическими предположениями (теорема Гаусса).

Вы можете приобрести готовую работу

Альтернатива - заказ совершенно новой работы?

Вы можете запросить данные о готовой работе и получить ее в сокращенном виде для ознакомления. Если готовая работа не подходит, то закажите новую работуэто лучший вариант, так как при этом могут быть учтены самые различные особенности, применена более актуальная информация и аналитические данные