Исследование электрического поля плоского конденсатора

Федеральное агентство  по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  обучения

Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"

 

 

                  

 

 

Кафедра общей и технической физики

 

 

Лабораторная работа №1

Тема:  Исследование электрического поля плоского конденсатора.

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент  гр. РФ-12___    _____________        Ключников И.Р.

                                                                                                             ^{(подпись)                                  (Ф.И.О.)}  

 

 

 

Проверил:         профессор                   ____________          Кузьмин Ю.И.

                         ^{(должность)                                       (подпись)                                    (Ф.И.О.)}

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

Цель работы: измерить напряженность электрического поля плоского конденсатора в зависимости от напряжения и расстояния между пластинами, определить электроемкость плоского конденсатора.

 

Краткое теоретическое обоснование.

Напряженность электростатического  поля – физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля.

Это силовая  векторная характеристика электростатического поля.

                 

1 Н/Кл – напряженность такого поля, которое на точечный заряд 1 Кл действует силой 1 Н.

Потенциал электрического поля – физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного заряда, помещенного в данную точку.

Энергетическая  скалярная характеристика электростатического  поля.

                 

Потенциал – физическая величина, определяемая работой по перемещению единичного положительного заряда при удалении его из данной точки в бесконечность.

1 В – потенциал  такой точки поля, в которой  заряд в 1 Кл обладает потенциальной  энергией 1 Дж.

Электроемкость – физическая величина, равная отношению заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов между его обкладками.

                    

1 Ф (Фарад)  – емкость такого уединенного  проводника, потенциал которого изменяется на 1 В при сообщении ему заряда 1 Кл.

Емкость определяется зарядом, сообщение которого проводнику изменяет его потенциал на единицу.

Однородное электрическое  поле – электрическое поле, в котором вектор напряженности в любой точке постоянен по модулю и направлению.

Диэлектрическая проницаемость  среды  показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, количественно характеризуя свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле.

Эквипотенциальная поверхность  – такая поверхность, во всех точках которой потенциал имеет одно и то же значение.

Эквипотенциальные поверхности обычно проводят так, чтобы разности потенциалов  между двумя соседними эквипотенциальными поверхностями были одинаковы.

Силовая линия поля (линия напряженности) – линия, касательные к которой в каждой точке совпадают с направлением вектора . Для однородного поля линии напряженности параллельны вектору напряженности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема установки.

 

Расчетные формулы.

         напряженность  электрического поля

     емкость конденсатора

 

Формулы погрешностей.

 

 

Таблица 1.   Определение Е при разных d.

 

 

№	d	E эксп.	U	E теор.	С эксп.	С теор.
	м	В/м	В	В/м	Ф*10-12	Ф*10-12
1	0,15	1300	200	1333	4,51	4,62
2	0,12	1600	200	1667	5,55	5,78
3	0,1	2000	200	2000	6,94	6,94
4	0,08	2400	200	2500	8,33	8,67
5	0,06	3000	200	3333	10,41	11,56

 

Пример расчетов:

№ 1:

1) E _теор= U/d = 200/0,12 = 1667 (В/м)

2) С_эксп. = =

 

3) С_теор = =

Таблица 2.   Определение Е при разных U.

 

№	D	U	E эксп.	E теор.
	М	В	В/м	В/м
1	0,1	50	440	500
2	0,1	75	630	750
3	0,1	100	850	1000
4	0,1	125	1100	1250
5	0,1	150	1500	1500

 

Пример расчетов:

№ 1:

1) E _теор= U/d = 50/0,1 = 500 (В/м)

 

График зависимости Е  от U.

График зависимости С от d.

 

 

Расчеты погрешностей.

 

Вывод. При выполнении лабораторной работы были определены емкость и напряженность электрического поля плоского конденсатора в зависимости от напряжения и расстояния между пластинами.

Таким образом, чем больше расстояние между пластинами конденсатора, тем меньше электроемкость. Чем больше напряжение, тем больше напряженность электрического поля.