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

фВыполнения лабораторных работ является важной частью учебного процесса, преследующей цель более глубокого усвоения теоретических положений курса и приобретения экспериментальных навыков.

Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.

 Как ранеепоказано, работа сил электростатического поля при перемещении заряда q0 может быть записана с одной стороны, как , с другой же - как убыль потенциальной энергии, т.е. . Здесь dr - есть проекция элементарного перемещения dl заряда на направление силовой линии,  - есть малая разность потенциалов двух близко расположенных точек поля. Приравняем правые части равенств и сократим на q0 . Получаем соотношения

. Отсюда.

Рис.1.13. Эквипотенциальные поверхности (сплошные) и силовые линии (пунктирные) поля точечного положительного заряда.

Последнее соотношение представляет связь основных характеристик электростатического поля Е и j. Здесь   - быстрота изменения потенциала в направлении силовой линии. Знак минус указывает на то, что вектор  направлен в сторону убывания потенциала. Поскольку , можно записать проекции вектора  на координатные оси: . Отсюда следует, что . Выражение, стоящее в скобках, называется градиентом скаляра j и обозначается как gradj.

  Напряженность электростатического поля равна градиенту потенциала, взятому с обратным знаком .

.

 Для графического изображения распределения потенциала электростатического поля пользуются эквипотенциальными поверхностями - поверхностями, потенциал всех точек которых одинаков. Потенциал поля одиночного точечного заряда . Эквипотенциальные поверхности в данном случае есть концентрические сферы с центром в точке расположения заряда q (рис.1.13). Эквипотенциальных поверхностей можно провести бесконечное множество, однако принято чертить их с густотой, пропорциональной величине Е.

Вычисление разности потенциалов по напряженности поля

  Для определения разности потенциалов поля некоторых заряженных тел воспользуемся формулами их напряженностей Е (раздел 1.9) и соотношением .

  1.  Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости с поверхностной плотностью заряда +s. Потенциал данного поля меняется только в направлении х, поэтому . Проинтегрируем обе части равенства , где х1 и х2 - расстояния от точек 1 и 2 до плоскости.

2.  Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей (+s и -s).

Напряженность поля между пластинами , отсюда ; .

При расстоянии между пластинами равном d, их разность потенциалов равна ; .

В цепях постоянного тока и однофазных цепях переменного тока токовую цепь следует собирать от одного из зажимов рубильника и соединять элементы схемы в той же последовательности, в которой они расположены на схеме в руководстве, пока цепь не будет подключена к другому зажиму рубильника.
Электрические токи в металлах, вакууме и полупроводниках