fizyka moje, cw14 2, WYDZIAŁ


WYDZIAŁ

MECHANICZNY

IMIĘ I NAZWISKO

Bartosz Kaliszan

ZESPÓŁ

6

OCENA OSTATECZNA

GRUPA

211c

TYTUŁ ĆWICZENIA

Badanie pola elektrycznego metodą wanny elektrolitycznej

NUMER ĆWICZENIA

14

DATA WYKONANIA

7.11.2005

Pole jest to pewien obszar przestrzeni, w który na ładunek umieszczony w dowolnym jego punkcie działa siła. Źródłami pól elektrycznych są pojedyncze ładunki punktowe lub ich rozkłady (np. dipol), a także pewne rozkłady ciągłe ładunków (np. naładowana z pewną gęstością powierzchniową płyta).Pole wytworzone przez niezmienne w czasie ładunki jest również niezmienne w czasie i nazywa się polem elektrostatycznym.

Pole elektryczne jest charakteryzowane przez: natężenie, strumień i potencjał. Natężenie pola elektrycznego E informuje jaka siła F działa ze strony wszystkich źródeł pola na ładunek próbny q0 (nie zakłócający pola) umieszczony w polu tych źródeł i określone jest wzorem:

0x01 graphic

Pole elektryczne można przedstawić graficznie za pomocą linii pola, do których wektor natężenia pole jest styczny w każdym punkcie.

Gdy źródłami pola elektrycznego nie są ładunki punktowe, to nie możemy wyznaczyć wartości E korzystając z prawa Culomba, wtedy stosujemy prawo Gaussa, które mówi, że strumień Φ natężenia pola elektrycznego przez powierzchnię zamkniętą jest wprost proporcjonalny do ładunku Q zgromadzonego wewnątrz tej powierzchni i określony jest zależnością:

0x01 graphic

Potencjał pola elektrycznego w pewnym jego punkcie jest równy liniowej całce z natężenia pola w granicach od tego punktu do nieskończoności:

0x01 graphic

Miejsce geometryczne punktów o stałej wartości potencjału nazywamy powierzchnią ekwipotencjalną.

Ćwiczenie ma na celu zbadanie pola elektrycznego pomiędzy elektrodami o różnych kształtach. W doświadczeniu wykorzystujemy wannę elektrolityczną. Jest to naczynie o płaskim dnie, które poziomujemy, a następnie pokrywamy cienką warstwą elektrolitu (roztworu wodnego CuSO4). Do wanny wkładamy miedziane elektrody o żądanych kształtach i przykładamy do nich napięcie. Za pomocą sondy wyszukujemy punkty, których potencjały są sobie równe. Zerowe wskazania mikroamperomierza świadczą o tym, że sonda znajduje się na linii ekwipotencjalnej.

Wykonanie ćwiczenia.

Do wanny wkładamy dwie elektrody, prostokątną i okrągłą odległości 160mm od siebie i doprowadzamy do nich napięcie 6V z dzielnika napięć. Następnie określamy linie ekwipotencjalne w równych odstępach co 1,2V nastawiając dzielnik napięć kolejno na: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9x1000Ω .

Potencjały odpowiadające ustawieniu dzielnika napięć wynoszą odpowiednio dla:

2 [k] - 2,4 [V]

3 [k] - 3,6 [V]

4 [k] - 4,8 [V]

5 [k] - 6,0 [V]

6 [k] - 7,2 [V]

7 [k] - 8,4 [V]

8 [k] - 9,6 [V]

9 [k] - 10,8 [V]

Rysujemy linie ekwipotencjalne, a następnie kreślimy linie natężenia pola E. Następnie by wyznaczyć wektor pola, sporządzamy w punkcie P w układzie prostokątnym, wykres ϕ=ϕ (x), rysując oś x stycznie do lokalnej linii pola. W dalszej kolejności kreślimy krzywą ϕ=ϕ (x) przez końce rzędnych wystawionych z punktów przecięcia się linii ekwipotencjalnych z osią x.

Wartość wektora natężenia pola elektrycznego w punkcie P wyznaczamy różniczkując graficznie wykres naszej funkcji. W tym celu w punkcie A' rysujemy styczną do wykresu, a następnie z trójkąta PA'A obliczamy wartość wektora natężenia pola elektrycznego:0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Przy czym niepewności systematyczne wynoszą 0,05 [cm].

k



x

1śr-

1x=xśr-x

1

9,0

15,9

0,025

-0,025

2

9,0

15,8

0,025

0,075

3

9,1

15,9

-0,075

-0,025

4

9,0

15,9

0,025

-0,025

średnia

9,025

15,875

()2

(x)2

rozrzut

0,1

0,1

0,0075

0,0075

Porównanie niepewności systematycznych z rozrzutem:

0x01 graphic

Ponieważ obie wielkości są porównywalne, to suma niepewności systematycznej oraz odchylenia standardowego wartości średniej pomnożonego przez współczynnik Studenta-Fishera, który wynosi dla czterech prób 5,84, stanowi niepewność maksymalną pomiaru:

0x01 graphic

0x01 graphic

Tak więc i x przyjmują następujące wartości:

0x01 graphic

Maksymalną niepewność wartości wektora natężenia pola obliczamy metodą różniczki zupełnej:

0x01 graphic

Niepewność maksymalna dla elektrody płaskiej i okrągłej:

0x01 graphic

Tak więc ostatecznie wektor natężenia pola przyjmuje następujące wartości:

0x01 graphic

Wnioski:

Przebieg linii ekwipotencjalnych zależy od odległości miedzy elektrodami ich kształtu i wzajemnego położenia względem siebie. Wyniki są obarczone błędem wynikającym ze zjawiska paralaksy, niedokładności przyrządów pomiarowych i błędów popełnionych przez wykonujących pomiary.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
fizyka moje, cw14 3, WYDZIAŁ
fizyka moje, cw13, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej
fizyka moje, cw17, Wydział Inżynierii Elektrycznej
fizyka moje, cw28, Wydział Mechaniczny
Nie moje, skaly11, Wydział
Nie moje, skaly10, Wydział
fizyka moje, fizyka spr01, 1
fizyka moje, cw20, Klima Krzysztof
FIZYKA~4, Politechnika Wrocławska, W-5 Wydział Elektryczny, Fizyka G2, fiza laborki, fiza kalit, fiz
Nie moje, skaly01, Wydział
strona tytułowa 47 T, Politechnika-INF, Fizyka, Moje sprawozdania, CW 47
Laboratorium fizyka, NEON-RC, Wydzia˙: AEI
fizyka moje, cw3, Ćwiczenie numer: 3
Laboratorium fizyka ćw 1A, Budownictwo Politechnika Rzeszowska, Fizyka, Moje zaliczone sprawozdania
Fizykax moje
Nie moje, skaly14, Wydział
Nie moje, skaly06, Wydział
Nie moje, skaly03, Wydział

więcej podobnych podstron