Установочные значения физических параметров для проведения экспериментов

Бригады
q1,мкКл	-1	-2	-3	-4	-5	-4	-3	-2
d, м

Подготовьте таблицу 2, используя образец.

Таблица 2. Результаты измерений.

q₁ = _____ d =_____

q2 = 0 мкКЛ

q2 = +1 мкКЛ

q2 = +2 мкКЛ

q2 = +3 мкКЛ

q2 = +4 мкКЛ

q2 = +5 мкКЛ

Ф +

Ф-

Ф

Ф +

Ф-

Ф

Ф +

Ф-

Ф

Ф +

Ф-

Ф

Ф +

Ф-

Ф

Ф +

Ф-

Ф

1. В нижнем правом прямоугольнике «Конфигурация» нажмите мышью кнопку «Два заряда».

2. Зацепив мышью, перемещайте движок регулятора первого заряда до установления значения, указанного в табл. 1 для вашей бригады.

3. Аналогичным образом установите заданное в табл.1 расстояние d между зарядами.

4. Установите мышью на кнопке «Силовые линии» флажок.

5. Установите величину второго заряда 0 и подсчитайте число силовых линий Ф ₊ выходящих и Ф _- входящих через границы замкнутого контура, которым в нашем опыте будет являться прямоугольная рамка окна опыта. При этом внимательно смотрите за направлением стрелок на силовых линиях поля. Запишите эти данные и разность Ф = Ф₊ - Ф _- в таблицу 2.

6. Последовательно устанавливайте заряды: q₂ = +1, +2, +3, +4, +5мкКл и выполните п.5 ещё 5 раз.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЁТА

1. Постройте по данным табл.2 график зависимости потока вектора напряжённости Ф от величины заряда q.

2. По котангенсу угла наклона графика и используя формулы (1), (2) и (3), определите электрическую постоянную e₀ .

3. Оцените погрешность проведённых измерений также как в задании 1.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дайте определение электрическому заряду.

2. Перечислите и разъясните основные свойства заряда.

3. Запишите закон Кулона. Как изменится сила взаимодействия двух точечных зарядов, если расстояние уменьшить вдвое, а величину каждого заряда увеличить в четыре раза?

4. Попробуйте определить что такое электрическое поле. Какое поле называется электростатическим? Что является его источником?

5. Запишите формулу для напряженности поля точечного заряда.

6. Сформулируйте принцип суперпозиции для электрических полей. В каких случаях необходимо применять принцип суперпозиции?

7. Какое поле называется потенциальным? Запишите условие потенциальности поля.

8. Что такое силовые линии напряженности поля и как они направлены?

9. Запишите выражения для определения потока вектора напряженности электростатического поля: а) через элементарную площадку dS; б) через площадку S; в) через замкнутую поверхность S.

10. Запишите теорему Гаусса для вектора электростатического поля в вакууме. Между какими величинами дает связь теорема Гаусса?

11. Запишите формулу для энергии взаимодействия двух точечных зарядов

12. Дайте определение потенциала электрического поля. Чему равен потенциал поля точечного заряда?

13. Как выражается работа по перемещению заряда в электрическом поле: а) через напряженность поля; б) через разность потенциалов.

14. Какие поверхности называются эквипотенциальными? Чему равна работа по перемещению заряда вдоль эквипотенциальной поверхности?

15. Каково взаимное расположение эквипотенциальных поверхностей и силовых линий электрического поля? Почему?

16. Получите связь между потенциалом и напряженностью электрического поля.

17. Два точечных заряда q ₁ = 1,66*10^-9 Кл и q ₂ = 3,33*10^-9 Кл находятся на расстоянии r = 20 см друг от друга. Где и какой третий заряд нужно поместить, чтобы он оказался в равновесии?

18. В трех вершинах квадрата со стороной а= 1 м находятсяположительные точечные заряды по q= 0.1 мкКл. Определить модуль напряженности и потенциал поля в центре квадрата.

19. Металлический шарик диаметром D = 2см заряжен отрицательно до потенциала φ = 150В. Сколько электронов N находится на поверхности шарика?

20. Сравните работу по перемещению заряда q' из точки в А в точку В, С, Д.

21. Потенциалы точек А и В, лежащих на одной силовой линии поля, созданного точечным зарядом, равны 20 В и 30 В. Определите потенциал точки, лежащей посередине между точками А и В.

22. Два шарика с зарядом q ₁ = 2*10^-8Кл и q ₂ = 4*10^-8Кл находятся на расстоянии r ₁ = 40см. Какую надо совершить работу, чтобы сблизить их до расстояния r ₂ = 25 см?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.4