Grupa laboratoryjna: 204 Nr ćwiczenia: 61

W skład grupy wchodzą:

Temat ćwiczenia:

Wyznaczanie natężenia pola elektrycznego metodą sondy płomykowej.

Wydział: Ochrona Środowiska

Semestr: Drugi

Studia: Dzienne-Inżynieskie

Pole elektryczne jest to przestrzeń w której na umieszczony ładunek dodatni działa pewna siła. Źródłem pola elektrycznego są ładunki elektryczne. Graficznie pole elektryczne przedstawia się za pomocą linii sił pola, które mają charakter promieni otwartych. Zwrot ich zawsze jest od plusa do minusa.

Wielkościami charakteryzującymi pole elektryczne są:

natężenie pola elektrycznego

potencjał pola elektrycznego

Natężenie pola elektrycznego E - jest to stosunek siły F działającej na ładunek elektryczny q umieszczony w tym polu do wartości tego ładunku.

Potencjał pola elektrycznego V - jest to stosunek pracy sił zewnętrznych, potrzebnych do przeniesienia ładunku z nieskończoności do danego punktu, do wartości tego ładunku

Między natężeniem a potencjałem pola elektrycznego istnieje następujący związek:

,
i stąd można obliczyć wartość natężenia
.

Kondensator płaski składa się z dwóch równoległych płytek, na których zgromadzone są ładunki elektryczne. Pomiędzy płytkami tego kondensatora zostaje wytworzone pole elektryczne. Linie sił tego pola są równoległe co oznacza, że wartość natężenia jest stała, a potencjał zmienia się liniowo wraz z odległością. Można przedstawić tą sytuację za pomocą wykresu V=f(l). Dla takiego rozkładu potencjału natężenie pola elektrycznego wyznacza współczynnik kierunkowy prostej V=f(l).

Jeśli w polu elektrycznym umieścimy ciało próbne to będą tam indukowane ładunki elektryczne co spowoduje, że potencjał będzie różny od zera. Ale jeśli podłączymy tam jakiś miernik, to część ładunku będzie odpływała z ciała próbnego i przez to zmieniał się będzie potencjał. Aby temu zapobiec należy te odpływające ładunki uzupełnić. Jedną z metod uzupełniania ładunków jest użycie sondy płomykowej.

Schemat do badania rozkładu potencjału pola elektrycznego metodą sondy płomykowej przedstawiony jest na rysunku. Między okładkami kondensatora umieszczona jest sonda płomykowa. Składa się ona z cienkiej rurki przez którą przepływa gaz. Palący się gaz wytwarza płomień który jest źródłem dużej ilości jonów i dostarcza ładunków które odpłynęły do miernika. Jeżeli jedna płytka zostanie uziemiona to woltomierz wskaże wartość potencjału w danym punkcie pola.

Przebieg ćwiczenia.

Najpierw ustawiamy jedną płytkę w odległości 40 mm od drugiej i wykonujemy pomiary potencjału przesuwając sondę płomykową co 3 mm. Wyniki odnotowujemy w tabeli 1.

Następnie przesuwamy płytkę kondensatora na odległość 80 mm i dokonujemy pomiarów. Jednak tym razem przesuwamy sondę co 5 mm. Wyniki odnotowujemy w tabeli 1.

Następnie przesuwamy płytkę na odległość 120 mm i dokonujemy pomiarów jak poprzednio.

Tabela 1

d1=40	mm	d2=80	mm	d3=120	mm
U	l	U	l	U	l
V	mm	V	mm	V	mm
600	14	600	29	600	53
815	17	750	34	680	58
1060	20	995	39	770	63
1240	23	1040	44	870	68
1470	26	1220	49	990	73
1655	29	1400	54	1120	78
1900	32	1575	59	1230	83
2080	35	1780	64	1360	88
2300	38	1970	69	1500	93
		2180	74	1660	98
				1820	103
				2000	108
				2200	113

następnie wykonuje się trzy wykresy zależności V=f(l) i oblicza się wartość współczynnika kierunkowego prostej. Obliczony współczynnik kierunkowy jest równy Ed. Obliczamy również wartość teoretyczną natężenia która jest równa

, gdzie V jest napięciem na zasilaczu, a l odległością między okładkami.

I tak dla l=40 mm wartość natężenia wyznaczonego doświadczalnie Ed=70500 V/m, a wartość teoretyczna
, czyli Et=64500 V/m.

Teraz należy obliczyć błąd ze wzoru =E/Et*100% (E=Ed-Et).

Końcowe wyniki pomiaru natężenia pola elektrycznego metodą sondy płomykowej zamieszczone są w tabeli 2 i wynoszą:

	d1=40 mm			d2=80 mm			d3=120 mm
Ed	Et		Ed	Et		Ed	Et
V/m	V/m	%	V/m	V/m	%	V/m	V/m	%
70500	64500	9.3	35500	32200	10.2	26800	21500	24.6

Wyznaczanie natężenia pola elektrycznego

2

---