Описание установки. Установка представляет собой две плоские ванны, заполненные недистиллированной водой (проводящая среда)

Установка представляет собой две плоские ванны, заполненные недистиллированной водой (проводящая среда).

Одна ванна открыта, и на дно ее положена измерительная сетка. Напряжение от источника постоянного тока подается на небольшие металлические шарики-электроды, помещенные в ванну. Эта система представляет собой токовый диполь. Шарики укреплены на тонких стержнях и могут перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Измерения разности потенциалов производится вольтметром, снабженным специальными щупами по схеме рис.5а.

Вторая ванна закрыта непрозрачной крышкой, диполь закреплен в ней неподвижно в центре равностороннего треугольника в положении не известном для экспериментатора. Клеммы для подачи напряжения на диполь и для измерения разности потенциалов между вершинами треугольника расположены на крышке ванны. Измерения проводятся по схеме рис.5б.

Учебные задачи:

Приборы и принадлежности: вольтметр со щупами, диполь, ванна с водой, миллиметровая сетка.

Задание 1. Построить эквипотенциальные линии поля токового диполя.

а) поместите электроды в открытой ванне на расстоянии 4-6 см. друг от друга;

б) подайте напряжение на электроды;

в) подсоедините один электрод к вольтметру;

г) щуп, соединенный со вторым полюсом вольтметра, поместите в точку, расположенную на середине расстояния между электродами, и измерьте разность потенциалов;

д) передвигая щуп, найдите точки, имеющие такой же потенциал, и, определив их координаты по измерительной сетке, нанесите эти точки на миллиметровую бумагу. Соединив полученные точки, получите на рисунке линию равного потенциала (эквипотенциальную линию);

е) постройте еще четыре эквипотенциальные линии других значений потенциала по две с каждой стороны от центральной. Укажите на схеме числовое значение потенциала каждой эквипотенциальной линии;

ж) отметьте на рисунке положение полюсов диполя и проведите линии напряженности от положительного заряда к отрицательному перпендикулярно эквипотенциальным линиям.

Задание 2. Определить разность потенциалов на сторонах равностороннего треугольника.

а) поместите электроды диполя в центре равностороннего треугольника АВС, нарисованного на измерительной сетке, вдоль линии, параллельной одной из его сторон, на расстоянии 4-6 см друг от друга;

б) измерьте разности потенциалов U_AB, U_BC, U_AC между вершинами треугольника;

в) определите косинусы углов a_АВ, a_ВС, a_АС между диполем и соответствующими сторонами треугольника. Приведите чертеж.

г) результаты измерений занесите в таблицу 1.;

Таблица 1

д) проверьте, выполняется ли соотношение (5);

е) расположите электроды диполя вдоль одной из высот треугольника АВС и повторите измерения п. Б) - д). Приведите чертеж.

Задание 3. Определить положение токового диполя в непрозрачной среде.

а) подайте напряжение от источника тока на диполь, помещенный в закрытой ванне;

б) измерьте разности потенциалов U_AC и U_BC между вершинами треугольника;

в) вычислите угол между плечом диполя и стороной АВ треугольника по формуле (7);

г) результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

Сделайте вывод в котором объясните вид эквипотенциальных линий в жидкости. Как определить разность потенциалов между произвольными точками среды. Как определить положение токового диполя в среде, пользуясь треугольником Эйтховена.

Вопросы для контроля результатов усвоения

1.Что такое токовый диполь и как рассчитать его дипольный момент?

2.Дать определение напряженности и потенциала электростатического поля.

3.Что определяет закон Кулона?

4.Чему равна разность потенциалов между двумя произвольными точками одной и той же эквипотенциальной поверхности?

5.Как ведет себя свободный диполь в однородном и неоднородном электрическом поле?

6.Основные положения теории Эйтховена.

7.Почему для определения положения диполя в пространстве используют равносторонний треугольник?

8.Как связана разность потенциалов между вершинами равностороннего треугольника с дипольным моментом.

Поиск по сайту: