Цель работы: рассчитать параметры электрического поля в заданных точках.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Цель работы: рассчитать параметры электрического поля в заданных точках.

Содержание работы

Два точечных тела, имеющие заряды Q ₁= 3 • 10^-6 Кл и Q ₂ = 4 • 1СГ⁶ Кл, расположены в воздухе (рис. 19.1). Абсолютная диэлектрическая проницаемость воздуха ε_а = ε₀ = 8,85*10^-12 Ф/м.

Рассчитать в заданных точках (см. табл. 19.1) параметры электрического поля.

1. Определить расстояние от зарядов до заданных точек пространства:

l_Г1 = √1²+2²= √5 м = 2,24 м; l_P1 = √5 м = 2,24 м;

l_Г2 = 2+ 1 = 3 м; l_P2 = 3 м.

2. Напряженность электрического поля, созданного в заданных точках по­ля каждым из зарядов в отдельности:

Е_Г1 = Q ₁/4 πε₀ l _Г1² = 3 • 10^-6/4 • 3,14 • 8,85 • 10^-12 • 2,24² = 5397 В/м;

Е_Г2 = Q ₂/4 πε₀ l _Г1²= 4 • 10^-6/4 • 3,14 • 8,85• 10^-12• З² = 3998 В/м;

E_Р1= Е_Г1 = 5397 В/м, т.к. l _P1 = l _Г1;

E_Р2 =E_Г2 = 3998 В/м, т.к. l _P2 = l _Г2.

3. Результирующую напряженность в заданных точках определить графи­ческим сложением векторов (рис, 19.2).

Из диаграммы (в масштабе): Е_Г = Е_P = 8000 В/м.

4. Определить величину и направление силы, с которой электрическое поле будет действовать на тело с зарядом Q ₃=10*10^-3 Кл, помещенное в каждую из заданных точек:

F_Г=E_Г* Q ₃=8000*10*10^-3;

F_P=E_P* Q ₃=80 H.

Так как заряд Q ₃ по заданию положительный, направление действия сил F_Г и F_P совпадает с направлением векторов напряженности в данных точках E_Г и E_P.

5. Рассчитать электрический потенциал, созданный зарядами Q ₁ и Q ₂ в заданных точках электрического поля.

Учитывая, что точечный заряд Q в каждой точке поля, находящейся на расстоянии l от заряда, создает электрический потенциал φ= Q /4 πε₀ l _, результирующий потенциал в точках электрического поля, созданного двумя зарядами:

φ= Q₁ /4 πε₀ l₁ + Q ₂/4 πε₀ l ₂=(Q ₁/ l₁ + Q ₂/ l₂)4 πε₀.

При этом заряды Q ₁ и Q ₂ надо подставлять в формулу с учетом их знака.

Электрический потенциал в заданных точках Г и Р:

φ_Г=(3*10^-6/2,24+4*10^-6/3)/4*3,14*8,85*10^-12=24065 B; φ_P=φ_Г=24065 В; т.к. l _P1 = l _Г1 и l _P2 = l _Г2.

6. Разность потенциалов заданных точек поля, т.е. электрическое напряжение:

U_ГР= φ_Г - φ_P; U_РГ = φ_P- φ_Г, В. В данном примере U_ГР= U_РГ=0, т.к. φ_Г - φ_P.

7. Провод под напряжением находится низко над землей и обладает положи­тельным зарядом Q ₄. Построить график распределения электрического потенциала по поверхности земли φ= f (l) (рис. 19.3) и определить шаговое напряжение между точками К и N, расположенными на расстоянии 1,3 и 2,1 м от провода.

Для построения графика рассчитать потенциалы в точках (табл. 19.2).

Выводы: пояснить, что такое напряженность электрического поля, потен­циал, электрическое напряжение, шаговое напряжение.

Дата добавления: 2015-08-29