WYDZIA: EAIiE |
Mateusz Gajdzik Dominik Dziok |
ROK I |
GRUPA I |
ZESPÓ 3 |
PRACOWNIA FIZYCZNA |
TEMAT: Modelowanie pola elektrostatycznego |
NR WICZENIA 31 |
||
Data wykonania |
Data oddania |
Zwrot do poprawy |
Data zaliczenia |
Ocena |
|
|
|
|
|
Cel wiczenia
Poznanie podstawowych wielkoci opisujcych pole elektrostatyczne. Wyznaczenie powierzchni ekwipotencjalnych i wektorów natenia pola elektrycznego na paszczynie dla rónych konfiguracji elektrod.
Wprowadzenie
Metody wyznaczania pola elektrostatycznego
Pole elektrostatyczne wytwarzaj w przestrzeni nieruchome adunki elektryczne. Znalezienie rozkadu pola przy zadanej konfiguracji adunków polega na okreleniu w kadym punkcie przestrzeni funkcji opisujcych potencja skalarny j(x,y,z) i natenie E(x,y,z) lub indukcji D(x,y,z) oraz polaryzacji P(x,y,z).
Bezporedni pomiar pola elektrostatycznego jest jednak kopotliwy, poniewa wprowadzona w badane pole sonda silnie zakóca to pole. Dlatego te metody dowiadczalne oparte s gównie na tzw. modelowaniu analogowym, tj. zastpieniu pola elektrostatycznego polem innego rodzaju, o takim samym rozkadzie funkcji, które je opisuj, z t rónic, e atwiejszych do zmierzenia. Wygodnym modelem pola elektrostatycznego jest np. pole elektryczne wywoane przez przepyw adunków w przestrzeni wypenionej materiaem o okrelonej przewodnoci elektrycznej. Tak obrany model pola jest znacznie mniej wraliwy na zakócenia pochodzce od sondy pomiarowej, a rozkad pola elektrostatycznego jest identyczny z rozkadem pola elektrycznego, które istnieje, gdy zachodzi przepyw adunków. Linie ekwipotencjalne maj w obu przypadkach ten sam przebieg. Do najbardziej znanych metod modelowania pola elektrycznego nale metody wykorzystujce wanny elektrolityczne, siatki oporowe, pyty lub papier przewodzcy.
Wymienione metody pozwalaj na bezporednie wyznaczenie potencjau w okrelonych punktach pola. Wartoci potencjau wyznacza si przez pomiar napicia woltomierzem o duej opornoci waciwej w wzach siatki paskiej. Przy odpowiednim zagszczeniu punktów pomiarowych daje si wyznaczy przebieg linii ekwipotencjalnych, a na ich podstawie obliczy warto natenia pola oraz przebieg linii si. Przyblion warto natenia pola E uzyskujemy obliczajc numerycznie gradient potencjau.
gdzie h i k s krokami siatki. Przewanie przyjmuje si h=k.
Kondensator cylindryczny
Przykadem takiego kondensatora jest kabel koncentryczny, oraz gazowe detektory promieniowania. Stanowi on bardzo prost konfiguracj adunków, dla której atwo mona znale rozkad pola elektrostatycznego zarówno na drodze analitycznej jak i dowiadczalnie.
Zauwamy, e rozkady pola elektrycznego E(r) i potencjau V(r) nie zale od dugoci kondensatora, mog wic by zbadane na paskim modelu w postaci dwu piercieni mosinych.
Aparatura
Ukad pomiarowy stanowi metalowe elektrody o rónych ksztatach: piercieni koncentrycznych, pyt pasko-równolegych, pyt nieregularnych. S one umieszczone na papierze przewodzcym, na którym wyznaczono punkty pomiarowe w postaci otworów w masce osaniajcej czarny papier przewodzcy. Na te elektrody podaje si niewielkie napicie z zasilacza. Jedynym uywanym w wiczeniu miernikiem jest woltomierz cyfrowy.
W naszym dowiadczeniu badalimy kondensator paski.
Wyszukiwarka