Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.

Электричество : Лабораторный практикум. Часть 2 (110,00 руб.)

0   0
АвторыДрождин Сергей Николаевич, Косцов Александр Михайлович, Солодуха Александр Майорович
ИздательствоИздательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета
Страниц40
ID245871
АннотацияУчебно-методическое пособие подготовлено на кафедре экспериментальной физики физического факультета Воронежского государственного университета.
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов 1 и 2 курсов дневной формы обучения.
Электричество : Лабораторный практикум. Часть 2 / С.Н. Дрождин, А.М. Косцов, А.М. Солодуха .— Воронеж : Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2009 .— 40 с. — 39 с. — URL: https://rucont.ru/efd/245871 (дата обращения: 19.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Определение удельного заряда электрона методом магнетрона . <...> Краткая теория Электрические заряды создают в окружающем их пространстве электрическое поле, которое действует с некоторой силой F на любой заряд q, помещенный в произвольную точку поля, что и является основным признаком наличия поля. <...> Если заряды-источники поля неподвижны, то говорят об электростатическом поле. <...> Основной количественной характеристикой электрического поля (его силовой характеристикой) является напряженность Е – векторная величина, определяемая как отношение силы F, действующей на заряд q, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда: q E F   = . <...> Если электрическое поле , в котором находится заряд q, создано другим зарядом Q, то сила F в (1) – это сила кулоновского взаимодействия этих двух зарядов (СИ): F = где r – расстояние между зарядами, ская постоянная, Qq 4 0 r 2 , (2) = 8,86⋅10–12 Кл⋅В-1⋅м–1 – электриче− диэлектрическая проницаемость среды – безразмерная величина, показывающая во сколько раз сила взаимодействия между двумя точечными зарядами в диэлектрической среде меньше чем сила их взаимодействия в вакууме (для любого диэлектрика воздуха > 1, для вакуума ряда в вакууме описывается формулой: E = 4 r Q 0 и, как видно из (3), изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от заряда-источника поля. <...> В Международной системе единиц СИ напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр (В/м). <...> Силовые линии не могут пересекаться, поскольку в каждой точке поля напряженность имеет только одно совершенно определенное значение. <...> Чтобы оценивать с помощью силовых линий не только направление, но и величину вектора напряженности, условились считать, что напряженность поля численно равна количеству силовых линий, пересекающих поверхность единичной площади, расположенную в данном месте поля перпендикулярно силовым линиям. <...> Силовые линии электростатипотенциал личиной. ческого поля начинаются на положительных <...>
Электричество__Лабораторный_практикум._Часть_2.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ Часть 2 Учебно-методическое пособие для вузов Составители: С.Н. Дрождин, А.М. Косцов, А.М. Солодуха Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2009
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ Работа № 5. Изучение электростатического поля ...........................................4 Работа № 6. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона ...........................................................................................................12 Работа № 7. Исследование вольт-амперной характеристики полупроводниковых диодов...............................................................................18 Работа № 8. Изучение явления гистерезиса ферромагнетиков......................26 Рекомендуемая литература ................................................................................40 3
Стр.3
(5) из формулы (4) получим: Поскольку на участках sd работа не совершается, то с учетом (2) и b A Qq dr Qq Qq 4 r 4r 4rα == − πε 00 0 b ∫ a πε πε Из (6) видно, что работа по перемещению заряда q в поле заряда Q не зависит от формы пути, а лишь от положения в поле начальной (ra) и конечной (rb) точек. Отсюда следует, что работа по перемещению заряда в электростатическом поле по любому замкнутому контуру равна нулю, что можно записать в следующем виде: qE dl  L Поскольку q ≠ 0, то из (7) следует принципиальный для электростатического поля результат: циркуляция вектора напряженности электростатического поля вдоль произвольного замкнутого контура равна нулю: ∫ L Полученные результаты (формулы (6)–(8)) свидетельствуют о том, что электростатическое поле является потенциальным, а следовательно, работа в нем может быть представлена как убыль потенциальной энергии: A = Wa – Wb , (9) где Wa и Wb – значения потенциальной энергии заряда q в точках поля a и b. Сравнивая формулы (6) и (9) для работы, можно написать выражение для потенциальной энергии взаимодействия зарядов Q и q (или, другими словами, для потенциальной энергии заряда q в электростатическом поле, созданном зарядом Q): W Qq 0 = 4 r (10) Индексы в (10) опущены, поскольку эта формула справедлива для любой точки поля. Выражение (9) позволяет найти лишь изменение потенциальной энергии заряда q, но не ее абсолютное значение, которое может быть определено лишь с точностью до произвольной постоянной, добавление которой в правую часть (10) ничего не меняет при вычислении работы по формуле (9). Поэтому, для того, чтобы определить абсолютное значение потенциальной энергии, надо условиться, в какой точке поля считать ее значение равным нулю. Из (10) видно, что потенциальную энергию следует считать равной нулю в бесконечно удаленной точке (r ∞). Потенциальная энергия заряда q не может служить характеристикой поля, т. к. она зависит от самого заряда, но отношение W/q от q не зависит и 6 E dl 0  ⋅ = . (8) ∫ ⋅ =  0 (7) 2 (6) πε →
Стр.6
поэтому является характеристикой самого поля. Это отношение называется потенциалом электрического поля: ϕ= W.q может быть найден по формуле: ϕ= πε (11) В частности, потенциал поля точечного заряда в произвольной точке Q . 4r 0 (12) с точностью до произвольной постоянной, т. е. зависит от выбора точки, в которой ленной точки поля: = 0. q из одной точки поля в другую, как следует из (9) и (11), может быть представлена в виде: A = q( 1 − 2) , (13) откуда можно определить физический смысл разности потенциалов двух точек поля: разность потенциалов двух точек поля – это физическая величина, численно равная работе по перемещению единичного положительного заряда из первой точки поля во вторую. Аналогично определяется и физический смысл потенциала данной точки поля. Для этого надо положить, что вторая точка (конечная точка траектории) является бесконечно удаленной и, следовательно, для нее 2 = = 0. Тогда в соответствии с (13), потенциал данной точки поля – это физическая величина, численно равная работе по перемещению единичного положительного заряда из данной точки поля в бесконечность. В системе СИ за единицу разности потенциалов принимается 1 вольт (В), т. е. разность потенциалов двух таких точек поля, при перемещении между которыми заряда в 1 кулон (Кл) совершается работа в 1 джоуль (Дж). Совокупность всех точек поля, имеющих одинаковый потенциал ( = = const), называется эквипотенциальной поверхностью. При перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности работа не совершается. Силовые линии поля всегда расположены перпендикулярно к эквипотенциальным поверхностям. Две физические величины – вектор напряженности Е и потенциал Естественно, что абсолютная величина потенциала также определена = 0. Обычно считают равным нулю потенциал бесконечно удаРабота сил любого электростатического поля по перемещению заряда , характеризующие один и тот же объект – электрическое поле – связаны между собой. Эту связь легко установить, вычислив элементарную работу dA при перемещении заряда q на малое расстояние dx вдоль силовой линии поля между двумя близкими эквипотенциальными поверхностями с потенциалами и d (рис. 2) по формулам: 7 ϕ ϕ ϕ ϕ∞ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ + ϕ
Стр.7
dA = qE dx , dA = q [ ( Из (14) и (15) получаем: E = − dx d (16) Следовательно, вектор напряженности численно равен изменению потенциала, приходящемуся на единицу длины в направлении силовой линии, а направлен этот вектор в сторону убывания потенциала, о чем говорит знак «минус» в правой части (16). В общем случае E  и φ связаны следующим соотношением: E grad +d E dx – d dx  =−  , grad e где x e  , , где вектор grad  (17) называется градиентом потенциала. В трехмерном случае: xy    e yz ee   – единичные орты коорди=+ + ∂ ∂∂ ∂ ∂∂ ez x yz натных осей. Если известна совокупность эквиРис. 2 потенциальных поверхностей, то можно по ней найти величину и направление напряженности поля. Для этого нужно построить систему силовых линий, проводя их так, чтобы они пересекали эквипотенциальные поверхности (эквипотенциальные линии на плоскости) под прямым углом. На рис. 3 показаны эквипотенциальные (пунктирные) и силовые (сплошные) линии электрического поля. Если потенциалы двух соседних эквипотенциальных поверхностей (линий), отстоящих друг от друга на расстояние d , равны ля в этом месте будет: 1 и 2 то абсолютное значение напряженности поE = − . 2 d 1 (19) Если эквипотенциальные поверхности проводить так, чтобы разность потенциалов между любыми соседними поверхностями была одинаковой, то напряженность поля будет тем больше, чем меньше расстояние между поверхностями. , (18) + d )] . (14) (15) 8 ϕ ⋅ ϕ − ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕϕ
Стр.8

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
.
.