Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

Описание установки и методики измерений

Измерения на электролитической ванне лучше всего про­изводить, используя для питания источники переменного тока, так как при работе с постоянным током происходит так назы­ваемая «поляризация» электродов, из-за которой уменьшается ток через электролит и изменяется распределение потенциалов.

В ванну с хорошими электроизолирующими свойствами помешают электроды А и В, поле между которыми хотят изучить. Ванна заполняется жидким электролитом, проводимость которого мала по сравнению с проводимостью металла. Электроды А и Вопираются на дно ванны и возвышаютсянад поверхностью налитого в ванну электролита.

Рис.1.1

Геометрическое место всех точек поля, для которых в цели зонда ток будет равен нулю (при данном положении движет ре­охорда), образует эквипотенциальную поверхность в исследуе­мом поле.

Процесс изучения исследуемого поля сводится к следую­щему: перемещая по этапам движок на делителе напряжения, придают движку различные значения потенциала. Для каждого установленного на движке значения потенциала находят путем перемещения зонда в ванне соответствующую эквипотенциальную поверхность исследуемою поля.

Теперь остается только выяснить, каким образом надо ра­ционально фиксировать положение и форму всех находимых с помощью зонда эквипотенциальных поверхностей изучаемого

поля,

Это можно осуществить графически с помощью специального прибора, называемого пинтографом (рис. 1.2)

 

Z-зонд

C-стержень

 

На конец рычага пантографа прикреп­ляется вертикальный зонд,

могущий беспрепятственно вместе с рычагом переме­щаться в горизонтальной плоскости над электролити­ческой ванной,, в которой создано поле. Контуры этой ванны показаны пунктиром. Нижний конец зонда погру­жен в электролит, а верхним при помощи гибкого провода соединен с гальванометром. Таким устройством зонда с рычагами можно обследовать всю ванну.

Для фиксации эквипотенциальных поверхностей служит ле­вая часть пантографа К концу рычага 1 пантографа прикреплен вертикальный стержень с заостренным наконечником. Стержень может свободно перемещаться вместе с рычагами над листом бумаги, контуры которого показаны на рисунке сплошной лини­ей. Стержень в нормальном состоянии приподнят над бумагой и движется в горизонтальной плоскости, не касаясь поверхности бумаги. Принажиме сверху на стержень заостренный конец стержня достает до бумаги.

Система рычагов пантографа устроена таким образом, что все горизонтальные перемещения зонда в ванне автоматически воспроизводятся перемещениями стержня над листом бумаги. Пусть зондом с помощью гальванометра отыскиваются в ванне точки на исследуемой вданный момент времени эквипотенци­альной поверхности. Если посте нахождения каждой точки на­жимать на стержень пантографа, то этот стержень будет наносить точку (отметку) на лежащей под ним бумаге. Если нанести на бу­магу таким образом отметки, соответствующие всем отысканным с помощью зонда точкам некоторой эквипотенциальной поверх­ности, то, соединяя потом эти отметки на бумаге плавной линией, мы будем иметь геометрическую форму и размеры горизонтальною сечения исследуемой эквипотенциальной поверхности.

Таким образом, по ходуработы с помощью юны можно зафиксировать все находимыеэквипотенциальные поверхности.

Если предварительно обойти (ощупать) зондом контуры поверхности электродов (это будут, по условиям опыта, также эк­випотенциальные поверхности), непрерывно нажимая при этом на стержень, мы автоматически получим на бумаге контуры сечений, установленных в ванне электродов.

Разумеется, при всех описанных операциях лист бумаги под карандашом пантографа должен быть закреплен, иначе можно исказить всю геометрическую картину поля в результате слу­чайных сдвигов бумаги. Указанным способом можно получить семейство эквипотенциальных линий. Так как эквипотенциаль­ные поверхности и силовые линии ортогональны, то легко до­полнить полученную картину и силовыми линиями. Это даст полное представление об изучаемом электростатическом поле.

Описанный метод исследования электростатического поля имеет не только иллюстративное значение, но и широкое при­менение в практике. Этот метод полезен для изучения сложных электростатических полей, точный расчет которых затрудните­лен из-за сложности граничных условий (многоэлектродные ра­диолампы в отсутствие заряда., электростатические линзы, фото­электронные умножители). При этом принципиальное значение имеет правило подобия потенциальных полей, позволяющее в большом масштабе воспроизводить подлежащие изучению по­ля. Согласно правилу, если размеры электродов, создающих по­ле, и все расстояния между электродами изменены в одной про­порции, то структура поля остается прежней.

При практическом выполнении задачи очевидно, что оты­скание зоилом эквипотенциальных поверхностей не должно проводиться бессистемно Необходимо для каждого набора ус­тановленных в ванне электродов руководствоваться разумными соображениями о возможной в общих чертах конфигурации по­ля. В частности, необходимо привлекать при предварительном рассмотрении поля свойства симметрии данной системы элек­тродов. Но для полною анализа структуры поля необходимы планомерные опыты с зондом Наконец, необходимо в ходе опытов обеспечивать безопасные для гальванометра условия работы. Именно устанавливая то или иное положение движка на делителе напряжения, надо перемещать зонд в соответствующее положение.