Описание установки и методики измерений

Схема лабораторной установки приведена на рис. 2.

В состав установки входят:

- лабораторный модуль;

- выносной элемент;

- источник питания ИП типа «HY 1802ED», используемый в качестве источника ЭДС «Е»;

- цифровой мультиметр типа «MAS 830B», используемый в качестве вольтметра «PV»;

- адаптер типа «AC DC», используемый в качестве источника питания измерительного прибора.

Для моделирования электростатического поля удобно использовать аналогию, существующую между электростатическим полем, созданным заряженными телами данной формы в вакууме, и электрическим полем постоянного тока, текущего по проводящей плёнке с однородной проводимостью. При этом расположение силовых линий электростатического поля оказывается аналогично расположению линий электрических токов.

То же утверждение справедливо для потенциалов. Распределение потенциалов поля в проводящей плёнке такое же, как в электростатическом поле в вакууме, если оно задано заряженными телами, сечение которых плоскостью плёнки совпадает со "следом", оставляемым моделью электрода на плёнке, а высота бесконечно велика.

В качестве проводящей плёнки в работе используется электропроводящая бумага с одинаковой во всех направлениях проводимостью.

Рис. 2

На бумаге устанавливаются электроды, так чтобы обеспечивался хороший контакт между электродом и проводящей бумагой.

Для исследования электростатического поля применяется установка (рис. 2), состоящая из лабораторного модуля, зонда, выносного элемента, источника питания ИП и вольтметра.

Выносной элемент представляет собой диэлектрическую панель, на которую помещают лист белой бумаги формата А4 (или миллиметровой бумаги), поверх нее - лист копировальной бумаги формата А4, затем - лист электропроводящей бумаги «ЭКУ-120», на который устанавливаются электроды.

Рис. 3

Электрическая схема лабораторной работы изображена на панели лабораторного модуля (рис. 3). Напряжение от источника питания ИП с ЭДС E подается на однополюсные розетки 1 и 2, к которым подключаются электроды, установленные на электропроводящей бумаге. К модулю также подключаются зонд (к однополюсной розетке 3) и вольтметр (к однополюсным розеткам 4 и 5). В качестве вольтметра используется мультиметр.

Потенциал зонда равен потенциалу той точки поверхности электропроводящей бумаги, которой он касается. Вольтметр измеряет разность потенциалов между одним из электродов и зондом (точкой на электропроводящей бумаге, которой касается зонд). Для построения эквипотенциалей необходимо найти 7 - 8 точек с одинаковым потенциалом. Совокупность точек, для которых потенциал одинаков, и есть изображение эквипотенциали поля. Нахождение точек осуществляется путем перемещения зонда по электропроводящей бумаге. Для построения модели электростатического поля необходимо определить местонахождение 6 - 7 эквипотенциалей.