Лабораторная работа «Определение направления вектора напряженности электрического поля» - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Цель работы: построить экспериментально картину распределения поля, в пространстве вокруг заряженного тела и убедиться, что наличие поля в данной точке пространства и наличие заряженного тела рядом с этой точкой пространства не всегда совпадает.

Оборудование: две пластмассовые линейки, пенопласт размером примерно 0,5 х 0,5 см на нитке, держатель, игла, кусок поролона, шарик от пинг-понга или пластмассовый шарик примерно того же размера, фольга, лист бумаги.

Ход работы

1. Изготовьте индикаторы электрического поля трех видов.

Первый - из кусочка пенопласта, подвешенного на нити. Второй индикатор можно изготовить, вырезав из фольги небольшую стрелку и аккуратно положив ее на тупой конец иглы, воткнутой вертикально в поролон. Для устойчивости концы стрелки нужно слегка опустить, а в центре, у кончика иглы, пальцами сделать небольшое углубление. Убедитесь, что стрелка легко вращается вокруг своей оси.

Действие этого индикатора основано на поляризации металла вблизи заряженного тела.

Стрелка приобретает заряд, противоположного заряду тела знака, и притягивается к телу.

Третий индикатор можно выполнить из сухой легкой бумаги аналогично второму, поскольку диалектики тоже могут поляризоваться под действием внешнего поля.

2. Изготовьте заряженный металлический шар. Для этого оберните шарик от пинг-понга фольгой. Можно так же покрыть его графитом (грифелем мягкого простого карандаша). Положите его на кусок поролона или другого изолятора, чтобы он не мог перемещаться. Зарядите его, потерев пластиковый корпус ручки о шерсть и перенеся заряд с ручки на «металлизированный» шар.

3. Обнося первый индикатор вокруг заряженного шара на равном расстоянии от его «экватора» зарисуйте направление иглы, действующей на положительный пробный заряд, находившийся на пенопластовом индикаторе, подвешенном на нити.

4. Перемещайте индикатор вокруг шара на большем удалении от его центра, оставаясь в плоскости «экватора». Изобразите векторы сил, показывающие их соотношение при первом и втором обходе. Проведите несколько силовых линий электрического поля.

5. С помощью второго и третьего индикаторов убедитесь, что они поворачиваются при перемещении их вокруг шара вдоль направления силовых линий электрического поля.

6. Повернув шар на поролоне, с помощью индикатора убедитесь, что картина расположения векторов напряженности поля остается симметричной в «экваториальной» плоскости.

7. Снимите фольгу с пластмассового шарика, зарядите только одну «точку» шарика в «экваториальной» плоскости. Исследуйте картину электрического поля в этом случае. Зарисуйте ее в тетрадь.

8. Оберните фольгой линейку, положите ее на изолятор, как показано на рисунке и зарядите, после чего исследуйте картину поля вдоль линейки. Зарисуйте силовые линии электрического поля.

9. С помощью второго или третьего индикатора проследите, как стрелка реагирует на пронесение мимо нее заряженной пластмассовой ручки. Запишите наблюдения. Как меняется поведение стрелки, если между индикатором и заряженной ручкой поместить лист бумаги, кусок целлулоида, плоский лист фольги, зеркальце? Опишите наблюдения.

10. Попросите кого-нибудь подержать заряженную ручку за непрозрачным экраном из бумаги или ткани и с помощью индикатора обнаружьте, в какой точке пространства по другую сторону экрана электрическое поле имеет максимальную напряженность.

11. Оформите выводы.

Домашнее задание

П. 94, стр. 260 задачи (4-6).