ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ

Министерство образования и науки РФ

Московский автомобильно-дорожный институт (ГТУ)

Волжский филиал

Кафедра техносферной безопасности

Лабораторные работы по физике

Электричество и магнетизм

Выполнил:

Студент группы __________

Ф.И.О.__________________

________________________

Защита__________________

г. Чебоксары 2011 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.1

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ

(«Электричество и магнетизм», «Взаимодействие точечных зарядов»)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

•Знакомство с моделированием электрического поля от точечных источников.

•Экспериментальное подтверждение закономерностей для электрического

поля точечного заряда и электрического диполя (ЭД)

•Экспериментальное определение величины электрической постоянной.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ (ЭП) называется область пространства, в которой на электрически заряженную частицу действует сила, называемая электрической (кулоновской).

ИСТОЧНИКОМ ЭП являются электрически наряженные частицы. ЗАРЯДОМ (электрическим) называется особая характеристика объекта, определяющая его способность создавать ЭП и взаимодействовать с ЭП. Часто «зарядом» называют заряженную частицу, а «точечным зарядом» -материальную точку, имеющую электрический заряд.

Основные СВОЙСТВА электрического заряда:

1. Заряд ИНВАРИАНТЕН- его величина одинакова при измерении в любой

инерциальной системе отсчета.

2. Заряд СОХРАНЯЕТСЯ - суммарный заряд изолированной системы тел не

изменяется.

3. Заряд АДДИТИВЕН - заряд системы тел равен сумме зарядов отдельных

тел.

4. Заряд ДИСКРЕТЕН - заряд любого тела по величине кратен минимально­му заряду, который обозначается символом е и равен 1.6 10^-19 Кл.

5. Существуют заряды ДВУХ разных «сортов». Заряды одного «сорта» на званы положительными, а другого «сорта» - отрицательными Одно именные заряды отталкиваются, а разноименные - притягиваются Если вблизи одной заряженной частицы (заряда Q₁), расположенной в начале координат, будет находиться вторая заряженная частица (заряд Q₂), то на второй заряд будет действовать электрическая (кулоновская) F_кл, определяемая законом Кулона; где r- радиус-вектор точки наблюдения, е_r - единичный радиус-вектор, направленный в точку наблюдения, - электрическая постоянная.

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ - характеристика силового действия ЭП на заряд. Напряженность ЭП, создаваемого зарядом Q₁, есть векторная величина, обозначаемая символом и определяемая

соотношением, где - сила, действующая на заряд Q ₂.

ЛИНИЯ ЭП - линия, в любой точке которой вектор напряженности ЭП направлен по касательной к ней.

ЭП подчиняется ПРИНЦИПУ СУПЕРПОЗИЦИИ: напряженность ЭП нескольких источников является суммой векторов напряженности поля, создаваемого независимо каждым источником

ПОТОКОМ ЭП называется интеграл по некоторой поверхности S от скалярного произведения напряженности ЭП на элемент поверхности: , где вектор dS направлен по нормали к поверхности.

ЗАКОН ГАУССА ДЛЯ ЭП: ПОТОК ЭП через замкнутую поверхность S₀, пропорционален суммарному ЗАРЯДУ, расположенному внутри объема,

ограниченного поверхностью интегрирования потока

Линии напряженности электрического поля точечного заряда представляют собой прямые линии, идущие от заряда (положительного) или к заряду.

ПОТЕНЦИАЛОМ данной точки r ЭП называется скалярная характеристика ЭП, численно равная работе сил поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки в другую фиксированную точку r₀

в которой потенциал принят за 0 (например, в бесконечность):

Уравнение, выражающее напряженность через потенциал: ,

оператор градиента

ДИПОЛЬ есть два одинаковых по величине, но противоположных по знаку точечных зарядов Q, расположенных на расстоянии L (L — плечо ди­поля);

ДИПОЛЬНЫЙ (ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ) МОМЕНТ есть произведение . Вектор направлен от положительного к отрицательному заряду Напряженность ЭП диполя вычисляется с использованием принципа суперпозиции для ЭП.

Как видно из рисунка, , а для суммарной силы получим

На линии, проходящей через центр диполя, перпендикулярно электрическо­му моменту, и на большом расстоянии r от его центра:

Методика и Порядок измерений:

ИЗМЕРЕНИЯ:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: