Лабораторные работы по электротехнике Изучение метода компенсации Изучение работы полупроводниковых выпрямителей Изучение кенотронного выпрямителя Изучение колебательного контура Изучение цепи переменного тока

Постоянный ток Лабораторные работы

Выполнение любой лабораторной работы по электротехнике сопровождается измерением тока, напряжения и других электрических величин, что позволяет постигнуть сущность исследуемого физического процесса и выявить характеристики того или иного электротехнического устройства

Электростатическое поле электрического диполя.

  Электрический диполь - система двух равных по модулю и противоположных по знаку точечных зарядов +q и -q, расстояние l между которыми мало по сравнению с расстоянием до исследуемых точек поля. Прямая, проходящая через оба заряда, называется осью диполя. Вектор , направленный по оси диполя от отрицательного заряда к положительному и по модулю равный расстоянию между ними, называется плечом диполя. Вектор, совпадающий по направлению с плечом диполя и равный произведению модуля заряда  на плечо , называется электрическим моментом диполя или дипольным моментом . Силовые линии поля диполя также представлены на рисунке 1.4.

Подпись:   Рис.1.4.Электриче¬ский диполь 

  Изучение поля диполя представляет большой практический интерес, так как молекулы диэлектриков по своим электрическим свойствам подобны диполям. Определяя напряженность электрического поля молекулярных диполей, можно рассчитать силу электрического взаимодействия между молекулами, которая позволяет объяснить некоторые свойства и особенности поведения диэлектриков.

 По принципу суперпозиции полей напряженность поля диполя  в любой его точке равна , где  и  - напряженности полей зарядов +q и -q. Если исследуемая точка А расположена на оси диполя (рис.1.5), то векторы  и  направлены вдоль оси, но в противоположные стороны.

Рис.1.5. К определению напряженности поля на оси диполя.

Модуль вектора  равен , где

В приведенных формулах e=1 (воздух, вакуум).

. Выражение в скобке приведем к общему знаменателю и разложим разность квадратов:

  .

Из рисунка видим, что , где r - расстояние от центра плеча диполя О до точки А. Так как по определению диполя r>>l, то . Таким образом, выражение для Е принимает вид:

 

В векторной форме напряженность электростатического поля диполя в любой точке его оси записывается следующим образом: .

1.7. Поток вектора напряженности электростатического поля

Рис.1.6. Поток вектора Е через площадку dS.

 Чтобы с помощью силовых линий можно было характеризовать не только направление, но и величину напряженности электростатического поля, их условились проводить с определенной густотой. Число линий напряженности, пронизывающих единицу площади перпендикулярной им поверхности, должно быть равно модулю вектора . Число силовых линий, пронизывающих элементарную площадку dS, называется потоком вектора напряженности dФЕ через площадку dS. Эта величина считается по формуле dФЕ=ЕdScos(a), где a - угол между вектором нормали  к площадке dS и вектором . Представим величину элемента поверхности в виде вектора . Таким образом  - это вектор, численно равный площади элемента поверхности и совпадающий по направлению с наружной нормалью к нему. Тогда Еn=Еcosa - есть проекция вектора  на нормаль  к площадке dS (рис.1.6) и .

 Если плоская поверхность S перпендикулярна силовым линиям однородного электрического поля, то поток напряженности через нее равен ФЕ=ЕS. Если площадка dS параллельна линиям напряженности, то поток dФЕ через нее равен нулю, так как в этом случае  и Еn= 0. Если поверхность S произвольной формы, а поле неоднородное, то поверхность разбивают на малые элементарные площадки dS, на каждой из которых напряженность поля  постоянная. Поток напряженности через каждую элементарную площадку равен dФЕ=ЕndS, а поток напряженности поля через всю поверхность представится суммой элементарных потоков и в итоге будет равен .

Поток ФЕ может быть положительным и отрицательным в зависимости от угла a, величина которого определяется выбором направления нормали . Для расчета ФЕ через замкнутую поверхность S принято использовать только внешнюю нормаль, т.е. нормаль, направленную наружу от поверхности. Поэтому поток будет считаться отрицательным, если линии напряженности поля направлены внутрь замкнутой поверхности, если линии направлены наружу - он положительный. Единицей измерения потока вектора напряженности электростатического поля является вольт-метр (В×м).

Монтаж должен проводиться в полном соответствии со схемой, приведенной в "Руководстве к лабораторным работам". При монтаже схемы соединительные провода располагать по схеме таким образом, чтобы они не переплетались между собой. Сначала следует собирать основную токовую цепь схемы
Электрические токи в металлах, вакууме и полупроводниках