BADANIE POTENCJAŁÓW ELEKTRYCZNYCH.
A. Przebieg doświadczenia.
1. PRZYGOTOWANIE
Jeżeli kuweta jest pusta, to wlać do niej 6 litrów wody destylowanej i dosypać ok. 5 gramów
NaCl, dokładnie wymieszać.
Przykryć kuwetę z roztworem płytą z elektrodami. Elektrody powinny być zanurzone w roztworze
na głębokość ok. 1 cm.
Uwaga: wykorzystywany w pomiarach zasilacz należy włączać tylko na czas pomiarów ze
względu na zachodzącą podczas przepływu prądu elektrolizę, w wyniku której rozpuszczają się
elektrody węglowe oraz wydziela się chlor!
2. ROZKŁAD POTENCJAŁÓW POMIĘDZY BIEGUNAMI DIPOLA.
Podłączyć przewody z zasilacza pomiędzy elektrody 31 (biegun dodatni, czerwona końcówka
przewodu) i 37 (biegun ujemny, czarna końcówka przewodu). Uzyskany w ten sposób układ jest
symulacją dipola elektrycznego. W punkcie 34 potencjał elektryczny wynosi 0 V (w dalszej części
elektroda 34 nazywana będzie „zerową”).
Włączyć miernik (włącznik znajduje się na tylnej ściance urządzenia). Przewód miernika z
czerwona końcówką umieścić w otworze elektrody zerowej 34. Włączyć zasilacz i zmierzyć
napięcie pomiędzy wszystkimi elektrodami a elektrodą zerową. W tym celu przewód miernika z
czarną końcówką wkładać kolejno w otwory wszystkich elektrod i uzyskaną na wyświetlaczu
wartość zapisywać na kontrolce w odpowiednim polu tab.I. [zestawienie liczb z pierwszego
wiersza i pierwszej kolumny tabeli I odpowiada numerowi elektrody, np w drugim wierszu (2..) i
pierwszej kolumnie (..1) należy wpisać wartość napięcia U21,34 zmierzonego pomiędzy elektrodą
21 a elektrodą zerową 34]. W kwadratowym nawiasie zapisać jednostkę mierzonego napięcia!
Wyłączyć zasilanie i rozmontować układ dipola.
3. ROZKŁAD POTENCJAŁÓW POMIĘDZY OKŁADKAMI KONDENSATORA.
Zewrzeć pierwszym „grzebieniem” (okładka kondensatora oznaczona „+”) elektrody kolumny
pierwszej n1, oraz drugim „grzebieniem” (oznaczonym „−”) elektrody kolumny siódmej n7 i
podłączyć przewody z zasilacza do okładek kondensatora - biegun dodatni (czerwona końcówka)
w okładce 1-szej kolumny oraz biegun ujemny (czarna końcówka) w okładce kolumny 7-ej.
Elektrodę nr 34 traktować będziemy jako elektrodę „zerową” (potencjał V34 = 0) - należy umieścić
w niej przewód miernika z czerwoną końcówką.
Włączyć zasilacz i zmierzyć napięcie pomiędzy elektrodą 34 a wszystkimi pozostałymi
elektrodami, analogicznie jak dla dipola. W miejscu gdzie elektrody zwarte są grzebieniem
kondensatora pomiar należy wykonać wkładając elektrodę pomiarową w otwór w elektrodzie
kondensatora. Wyniki umieścić na kontrolce w tab.II. Po skończeniu pomiarów wyłączyć zasilacz.
4. BADANIE NATĘŻENIA POLA ELEKTRYCZNEGO WEWNĄTRZ KONDENSATORA.
Zmierzyć linijką odległość pomiędzy okładkami 1 i 7 (odległość między elektrodami kolumny 1. i
7.), wpisać ją do tabeli III .
Włączyć zasilacz, zmierzyć napięcie panujące między okładkami kondensatora. Otrzymaną
wartość wpisać do tabeli III.
Wyłączyć zasilacz, przełożyć grzebień zwierający elektrody kolumny pierwszej do elektrod
kolumny drugiej (utworzyć kondensator o okładkach n2 oraz n7). Proszę uważać aby nie
uszkodzić przewodów łączących elektrody kondensatora. Włączyć zasilacz i analogicznie jak
poprzednio zmierzyć napięcie na okładkach kondensatora oraz odległość pomiędzy okładkami.
Powtórzyć powyższe czynności dla kondensatorów o okładkach 3 i 7, 4 i 7 oraz 5 i 7.
Na kontrolce zapisać dokładność ∆d pomiaru odległości pomiędzy okładkami kondensatorów oraz
dokładność ∆U pomiaru napięcia pomiędzy okładkami kondensatora.
Po zakończeniu pomiarów wyłączyć zasilacz i miernik, odłączyć przewody od układu.
Na polecenie asystenta wylać roztwór z kuwety. Uporządkować stanowisko.
B. Opracowanie wyników:
1. Napięcie pomiędzy dwoma elektrodami jest zdefiniowane jako różnica potencjałów tych elektrod.
Na przykład napięcie pomiędzy elektrodami 21 i 34 wynosi U
. Ponieważ potencjał
21,34 = V21 - V34
V34 = 0, to wartości zmierzonych napięć są równe potencjałom poszczególnych elektrod. Na
kontrolce znajdują się dwa schematy rozmieszczenia elektrod. Korzystając z wyników z tab.I dla
dipola oraz tab.II dla kondensatora przy odpowiednich elektrodach (Rys. 1. dotyczy wyników z
tab.I, Rys. 2. – tab.II). naszkicować rozkład linii ekwipotencjalnych dla obu układów.
Skomentować otrzymane rysunki porównując je z teorią.
2. Korzystając ze średnich wartości napięć i odległości pomiędzy okładkami kondensatorów ,
policzyć natężenie pola elektrycznego dla wszystkich pięciu kondensatorów.
3. Sporządzić wykres zależności natężenia pola elektrycznego E wewnątrz kondensatora od
odległości d pomiędzy jego okładkami E = E(d).
4. Obliczyć niepewność pomiarową
ΔE korzystając z metody pochodnej logarytmicznej. Jeśli to
możliwe zaznaczyć na wykresie prostokąty błędów.