Paweł Malcharek
Rafał Dyrda
Grupa 301
Ćwiczenie nr 61 :
Wyznaczanie potencjału elektrycznego metodą sondy płomykowej
Pole elektryczne .
Źródłem pól elektrostatycznych są ładunki elektryczne. Można zatem powiedzieć, że pole elektryczne to przestrzeń, w której na umieszczony ładunek działa siła.
Wielkościami charakteryzującymi pole elektryczne są :
A - natężenie pola elektrycznego
B - potencjał pola elektrycznego.
Natężenie pola elektrycznego E - stosunek siły F działającej na ładunek q
umieszczony w tym polu .
E = F/q
Potencjał pola elektrycznego V- stosunek pracy sił zewnętrznych, niezbędnych do
przeniesienia ładunku z nieskończoności do danego
punktu pola, do wartości tego ładunku.
V = W/q
Związek pomiędzy potencjałem a natężeniem pola elektrycznego przedstawia następująca zależność :
VA - VB = - E * dL .
Wartość natężenia pola elektrycznego można obliczyć znając rozkład potencjału :
E = - dV / dl
Znak „-„ oznacza, że zwrot wektora E wskazuje kierunek, w którym potencjał maleje.
Pole elektryczne w powietrznym kondensatorze płaskim .
Kondensator powietrzny składa się z dwóch równoległych płytek, na których zgromadzone są ładunki elektryczne. Pomiędzy płytkami kondensatora powietrznego wytworzone jest jednorodne pole elektryczne, w którym linie sił pola są równoległe. Oznacza to, że wartość natężenia pola elektrycznego jest stała a potencjał zmienia się liniowo wraz z odległością.
Zależność potencjału V w funkcji odległości l dla kondensatora powietrznego przedstawiono na rysunku poniżej .
Dla liniowego rozkładu potencjału
natężenie pola elektrycznego
wyznacza współczynnik kierunkowy
funkcji liniowej .
Pomiar rozkładu potencjału metodą sondy płomykowej .
Jeśli w polu elektrycznym umieścimy ciało próbne, to będą w nim indukowane ładunki elektryczne i potencjał będzie różny od zera. Pomiar tego potencjału jest utrudniony ze względu na fakt, że w momencie podłączenia miernika (woltomierza) część ładunków odpływa z ciała próbnego, co zmienia jego potencjał.
Jedną z metod uzupełniania ładunków jest ich dostarczanie za pomocą płomienia sondy płomykowej .
Między okładzinami kondensatora umieszczona jest sonda płomykowa, która jest cienką rurką, przez którą przepływa gaz. Palący się gaz wytwarza płomień, który jest źródłem dużej ilości jonów i dostarcza ładunków. które odpłynęły do woltomierza. Jeśli jedna z okładzin kondensatora będzie uziemiona, to woltomierz wskazuje potencjał w danym punkcie pola.
TABELA POMIAROWA:
Lp. |
d1=40mm |
d2=80mm |
d3=120mm |
|||
|
U (V) |
l (mm) |
U (V) |
l (mm) |
U (V) |
l (mm) |
1. |
600 |
14 |
600 |
28 |
600 |
48 |
2. |
800 |
17 |
760 |
33 |
720 |
53 |
3. |
1030 |
20 |
900 |
38 |
840 |
58 |
4. |
1230 |
23 |
1080 |
43 |
940 |
63 |
5. |
1440 |
26 |
1250 |
48 |
1060 |
68 |
6. |
1680 |
29 |
1440 |
53 |
1180 |
73 |
7. |
1900 |
32 |
1620 |
58 |
1300 |
78 |
8. |
2140 |
35 |
1820 |
63 |
1420 |
83 |
9. |
2310 |
38 |
2000 |
68 |
1560 |
88 |
10. |
|
|
2220 |
73 |
1700 |
93 |
11. |
|
|
2420 |
78 |
1850 |
98 |
12. |
|
|
|
|
2000 |
103 |
13. |
|
|
|
|
2150 |
108 |
14. |
|
|
|
|
2320 |
113 |
Wyliczenie błędu dokonanych pomiarów :
d1=40mm |
d2=80mm |
d3=120mm |
||||||
Ed kV/m. |
Et kV/m. |
δ % |
Ed kV/m. |
Et kV/m |
δ % |
Ed kV/m |
Et kV/m |
δ % |
72,5 |
62,500 |
16 |
36 |
31,250 |
15,2 |
26,1 |
20,833 |
25 |
Przykładowe wyliczenie błędu pomiaru natężenia pola elektrycznego metodą sondy płomykowej :
4
4
ćwiczenie nr 61
Wyznaczanie potencjału elektrycznego metodą sondy płomykowej .
4
V
l