Лабораторные работы / ЗОЙБЕРГ - 2005 / 2kurs / Fiz_Lab_2kurs_doc_E-5(Electrostatica)
.docОтчёт о выполнении лабораторной работы № Э-5
«Исследование электростатического поля точечных зарядов»
Цель работы: Изучение электростатического поля, окружающего уединённый почечный заряд и поля системы одинаковых по величине, но противоположенных по знаку электрических зарядов (поле диполя)
Необходимое оборудование:
-Компьютер с программным комплектом Open Physics для эксперимента на ЭВМ
Формулы для расчёта
-
Напряжённость электростатического поля: E = F/q, где F – сила, с которой поле действует на пробный заряд, q – величина пробного заряда
-
Потенциал электростатического поля: φ = q/r, где q – заряд, создающий поле, r – удаление точки, в которой рассчитывается потенциал, от заряда
-
Закон Кулона в скалярной форме: F = k(|q1|*|q2|)/(r2), где F – сила взаимодействия между двумя зарядами, q1,q2 – величины зарядов, r – расстояние между зарядами, k = 1/(4πε0), ε0 = 8,85*10-12 Кл2/(Н*м2)
Таблица результатов измерений
Задание1. Исследование электростатического поля уединённого заряда. (Схема на рис.1)
r12, м |
0,10 |
0,24 |
0,29 |
0,33 |
0,35 |
0,41 |
0,46 |
0,52 |
0,55 |
0,65 |
F12, Н |
450* *10-6 |
77* *10-6 |
53* *10-6 |
41* *10-6 |
37* *10-6 |
27* *10-6 |
21* *10-6 |
17* *10-6 |
15* *10-6 |
11* *10-6 |
q1 = 5*10-8 Кл |
q2(пробный) = 1*10-8 Кл |
Задание2. Исследование силовых линий. (Схема на рис.2 и 3)
1-я силовая линия диполя
E, В/м |
2,37* *105 |
0,76* *105 |
0,48* *105 |
0,20* *105 |
0,15* *105 |
0,11* *105 |
0,13* *105 |
0,17* *105 |
0,28* *105 |
0,93* *105 |
φ, В |
0,73* *105 |
0,37* *105 |
0,27* *105 |
0,13* *105 |
0,08* *105 |
0,01* *105 |
-0,06* *105 |
-0,10* *105 |
-0,18* *105 |
-0,42* *105 |
q1 = 3 мкКл |
q 2 = -3 мкКл |
L = 4 м |
2-я силовая линия диполя
E, В/м |
3,24* *105 |
0,76* *105 |
0,39* *105 |
0,20* *105 |
0,14* *105 |
0,15* *105 |
0,25* *105 |
0,45* *105 |
0,99* *105 |
2,34* *105 |
φ, В |
0,86* *105 |
0,37* *105 |
0,23* *105 |
0,11* *105 |
0,03* *105 |
-0,06* *105 |
-0,15* *105 |
-0,25* *105 |
-0,43* *105 |
-0,72* *105 |
q1 = 3 мкКл |
q 2 = -3 мкКл |
L = 4 м |
Силовая линия точечного заряда
E, В/м |
9,71* *105 |
3,27* *105 |
0,75* *105 |
0,23* *105 |
0,15* *105 |
0,09* *105 |
0,04* *105 |
φ, В |
1,49* *105 |
0,81* *105 |
0,32* *105 |
0,14* *105 |
0,10* *105 |
0,06* *105 |
0,04* *105 |
q = 3 мкКл |
Ошибки измерения: ΔL = 10-4 м; Δq = 0,5*10-6 Кл; ΔF = 0,6*10-6 Н
Рисунки
Рис. 1. Исследование Рис. 2. Силовые линии диполя Рис. 3. Силовые линии монополя
поля одного заряда
путём применения пробного заряда
Результаты расчётов
Задание 1
E, Н/Кл |
450* *102 |
77* *102 |
53* *102 |
41* *102 |
37* *102 |
27* *102 |
21* *102 |
17* *102 |
15* *102 |
11* *102 |
φ, Кл/м |
50,0* *10-8 |
20,8* *10-8 |
17,2* *10-8 |
15,2* *10-8 |
14,3* *10-8 |
12,2* *10-8 |
10,9* *10-8 |
9,6* *10-8 |
9,1* *10-8 |
7,7* *10-8 |
r-1, м-1 |
10,0 |
4,2 |
3,5 |
3,0 |
2,9 |
2,4 |
2,2 |
1,9 |
1,8 |
1,5 |
r-2, м-2 |
100,0 |
17,4 |
11,9 |
9,2 |
8,2 |
5,9 |
4,7 |
3,7 |
3,3 |
2,4 |
Графики зависимостей E(r), E(r-2), φ(r), φ(r-1) представлены отдельно на миллиметровой бумаге.
Задание 2
Графики зависимостей E(φ) для двух силовых линий и график зависимости E(φ) для точечного заряда также представлены отдельно.
Выводы из работы
В лабораторной работе мы исследовали электростатическое поле точечных зарядов: уединённого и диполя. Построив графики зависимости напряжённости и потенциала от расстояния до точки, а также напряжённости от потенциала, мы проанализировали свойства электростатического поля.
« » 2005 г.
дата
Голубенко И.С. / /
группа ВК-24 подпись