Способ демонстрации электрического поля

 

Сущность изобретения: способ заключается в возбуждении генератором поля электрических токов, текущих между металлическими электродами в жидкой проводящей среде, проводимость которой значительно меньше проводимости электродов, и одновременном анализе распределения потенциала вдоль поверхности проводящей среды при помощи двух металлических зондов, подключенных через индикатор к различным точкам поверхности проводящей среды. Зонды располагают на заданном расстоянии друг относительно друга и осуществляют последовательный поиск точек на поверхности среды, в которых показания индикатора экстремальны. По координатам найденных точек строят эквипотенциальные линии и линии напряженности электрического поля. 3 ил.

Изобретение относится к области разработки учебных приборов по физике и может быть использовано при проведении лабораторных работ в ходе учебных демонстраций в вузах и средних школах.

Известен способ демонстрации электрического поля, включающий генерирование в ящике с песком электрического поля токов, текущих между металлическими электродами и одновременный анализ распределения потенциала с помощью головных телефонов и электронного осциллографа.

Недостаток известного способа невозможность экспериментального построения линий напряженности поля.

Известен также способ демонстрации электрического поля, включающий генерирование на электропроводной бумаге электрического поля токов, текущих между металлическими электродами и одновременный анализ распределения потенциала с помощью гальванометра, связанного с зондом.

Недостаток известного способа невозможность экспериментального построения линий напряженности поля.

Известен еще способ демонстрации электрического поля, включающий возбуждение генератором поля электрических токов, текущих между металлическими электродами в жидкой проводящей среде, проводимость которой значительно меньше проводимости электродов, и одновременный анализ распределения потенциалов вдоль поверхности проводящей среды при помощи двух металлических зондов, подключенных через индикатор к различным точкам поверхности проводящей среды [1] Недостаток известного способа невозможность экспериментального построения напряженности электрического поля.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что зонды располагают на определенном расстоянии друг относительно друга и осуществляют последовательной поиск точек на поверхности среды, в которых показания индикатора максимальны.

На фиг. 1 показана общая схема установки; на фиг. 2 схема расположения зондов; на фиг. 3 последовательность построения одной из линий напряженности.

Способ включает возбуждение генератором 1 поля электрических токов, текущих между металлическими электродами 2 в жидкой прозрачной проводящей среде 3, помещенной в емкость 4. Анализ распределения потенциалов вдоль поверхности проводящей среды 3 осуществляют при помощи зондов 5 и 6, электрически связанных с индикатором 7 (фиг. 2). Зонды 5 и 6 прикреплены к корпусу 8 на определенном расстоянии R, задаваемом экспериментатором.

Для построения линии напряженности один из зондов устанавливают в какую-либо из точек вблизи электродов 2, формирующих электрическое поле (на фиг. 3 в точку A помещен зонд 5). Второй зонд (на фиг. 3 зонд 6) перемещают по дуге, радиус кривизны которой равен расстоянию R, и находят точку, в которой показания измерительного прибора достигают максимального значения (на фиг. 3 точка B).

Записав координату найденной точки и сохранив положение второго зонда неизменным (на фиг. 3 зонд 6), перемещают по дуге первый зонд (на фиг. 3 зонд 5) до тех пор, пока не будет найдена третья точка (на фиг. 3 точка C), в которой разность потенциалов относительно второй точки не станет максимальной (по показаниям индикатора 7).

Записав координату третьей точки, описанный опыт повторяют до достижения зондами 5 и 6 второго электрода, формирующего электрическое поле. Соединив найденные точки на миллиметровой бумаге между собой, получают линию напряженности электрического поля, пересекающую заданную точку A (на фиг. 1 линия 9).

Вышеописанный опыт повторяют для двух заданных точек (на фиг. 1 точке A' соответствует линия 10, а точке A'' линия 11).

Эквипотенциальные линии, пересекающие заданные преподавателем точки (на фиг. 2 точки P, P', P'' и т.д.) строят аналогично, но при этом показания индикатора должны быть минимальными (равны нулю).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет строить экспериментальным путем не только эквипотенциальные линии, но и линии напряженности электрического поля.

Формула изобретения

Способ демонстрации электрического поля, включающий возбуждение генератором поля электрических токов, текущих между металлическими электродами в жидкой проводящей среде, проводимость которой значительно меньше проводимости электродов, и одновременный контроль за распределением потенциала вдоль поверхности проводящей среды посредством двух металлических зондов, регистрирующих значения потенциалов различных точек поверхности проводящей среды, отличающийся тем, что зонды располагают на заданном расстоянии друг относительно друга, а на поверхности проводящей среды осуществляют последовательный поиск точек поверхности проводящей среды, в которых значения разности потенциалов достигают экстремальных величин, с последующим построением по этим точкам линий напряженности электрического поля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3