Получите у преподавателя допуск для выполнения измерений.
ИЗМЕРЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТ 1. Исследование поля точечного заряда
Закройте окно теории, нажав кнопку в правом верхнем углу внутреннего окна. Запустите эксперимент «Взаимодействие электрических зарядов».
Зацепив мышью, перемещайте заряд q1 и зафиксируйте его вблизи левой границы экспериментального поля. Зацепив мышью, перемещайте движок регулятора величины первого заряда и установите величину заряда q1, указанную в таблице 2 для вашей бригады. Заряд q3 поместите под первым, а его величину установите равной 0. Заряд q2 установите равным 10-8 Кл.
Перемещайте, нажав левую кнопку мыши, заряд q2 вправо, устанавливая расстояния r12 до первого заряда, указанные в таблице 1. Измеренные в данных точках значения Е1=F12 /q2 занесите в соответствующую строку табл.1. Повторите измерения для трех других значений заряда q1 из табл.2, записывая в табл.1 значения Е2, Е3 и Е4.
ЭКСПЕРИМЕНТ 2. Исследование поля диполя
Зацепив мышью, перемещайте движок регулятора величины второго заряда диполя (q3 ) и зафиксируйте значение заряда, указанное в таблице 2 для вашей бригады, изменив знак на противоположный. Переместите заряд q3 так, чтобы электрический момент диполя был вертикальным, а плечо диполя (L=r13) было равно 10 см.
Перемещайте мышью заряд q2 по линии, перпендикулярной оси диполя (горизонтально), удерживая левую кнопку мыши. На расстояниях r от оси диполя, указанных в таблице 1, измерьте и занесите значения Е1=(F12 /q2) (L/r12) в табл.3, аналогичную табл.1 (кроме второй строки, в которой здесь надо записать (1/r3)(м-3)). Повторите измерения для трех других значений зарядов q1 (и q3) из табл.2, записывая в табл.3 значения Е2, Е3 и Е4.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Вычислите и запишите в таблицы 1 и 3 значения для второй строки.
Постройте на одном листе графики зависимости напряженности ЭП (Е) точечного заряда от квадрата обратного расстояния (1/r2).
Постройте на втором листе графики зависимости напряженности ЭП (Е) на оси диполя от куба обратного расстояния (1/r3).
По тангенсу угла наклона графиков на каждом из двух листов определите постоянную, используя формулы
для первого чертежа и
для второго (для больших расстояний r).
Вычислите среднее значение электрической постоянной.
Запишите ответы и проанализируйте ответ и график.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Что такое электрическое поле (ЭП)?
2. Назовите источники ЭП.
3. Перечислите и разъясните основные свойства заряда.
4. Какая сила действует между зарядами?
5. Дайте определение линии напряженности ЭП. Зачем их рисуют?
6. Запишите закон Кулона.
7. Запишите формулу для напряженности поля точечного заряда.
8. Сформулируйте принцип суперпозиции для ЭП.
9. Дайте определение потока ЭП.
10. Сформулируйте и запишите закон Гаусса для ЭП.
11. Что такое электрический диполь?
12. Запишите и разъясните формулу дипольного (электрического) момента.
13. Сформулируйте и запишите формулу для ЭП на оси диполя.
14. Что такое магнитный момент витка с током?
15. Какую форму имеет линия поля, проходящая через центр диполя?
16. Что такое потенциал ЭП и для чего он используется?
17. Что такое градиент?
18. По поверхности шара радиусом 5 мм равномерно распределен заряд с поверхностной плотностью 5 мкКл/м2. Шар находится в вершине прямого угла равнобедренного треугольника с длиной катета 40 мм. В двух других вершинах находятся точечные заряды 2 и -6 нКл. Найти потенциал электрического поля в середине гипотенузы треугольника.
19. Через две вершины квадрата со стороной 200 мм проходит бесконечно длинная заряженная нить с линейной плотностью 30 нКл/м, а в двух других вершинах находятся точечные заряды 20 и -40 нКл. Найти разность потенциалов электрического поля между центром квадрата и серединой дальней от нити стороны квадрата, на которой расположены точечные заряды.