Лабораторна робота № 13

Рух зарядженої частинки у електричному полі

Теоретичні відомості.

Рух заряджених часток в електричному полі широко використовується в сучасних електронних приладах, зокрема, в електронно-променевих трубках з електростатичною системою відхилення електронного пучка.

ЕЛЕКТРИЧНИЙ ЗАРЯД є величина, що характеризує здатність об'єкта створювати електричне поле й взаємодіяти з електричним полем.

точковий ЗАРЯД це абстрактний об'єкт (модель), що має вид матеріальної точки, що несе електричний заряд (заряджена МТ).

ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ є область простору, у якій на заряжений об'єкт діє сила, названа електричною.

ОСНОВНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ заряду є:

· аддитивність (сумування);

· інваріантність (однаковість у всіх інерціальних системах відліку);

· дискретність (наявність елементарного заряду, позначуваного е, і кратність будь-якого заряду цьому елементарному: q = Ne, де N - будь-яке ціле позитивне і негативне число);

· підпорядкування закону збереження заряду (сумарний заряд електрично ізольованої системи, через границі якої не можуть проникати заряжені частинки, зберігається);

· наявність позитивних і негативних зарядів (заряд величина алгебраїчна).

ЗАКОН КУЛОНА визначає силу взаємодії двох точкових зарядів

,

де - одиничний вектор, спрямований від першого заряду q₁ до другого q₂.

НАПРУЖЕНІСТЮ називається векторна характеристика поля, чисельно рівна відношенню сили , діючої на точковий заряд, до величини q цього заряду

.

Якщо задано напруженість електричного поля, тоді сила, що діє на заряд, буде визначатися формулою .

ОДНОРІДНИМ називається поле, напруженість якого у всіх точках однакова як по величині, так і по напрямку. Сила, що діє на заряджену частинку в однорідному полі, скрізь однакова, тому незмінним буде й прискорення частинки, обумовлене другим законом Ньютона (при малих швидкостях руху V <<c, де с - швидкість світла у вакуумі):

= const. Тоді Y = , і

, де Y - зсув частки по вертикалі й V_Y - вертикальний компонент швидкості в момент часу, коли частка вилітає з конденсатора.

Методика і порядок вимірювання

Уважно розгляньте малюнок, знайдіть всі регулятори й інші основні елементи.

Замалюйте поле експерименту й траєкторію руху частки. Нажавши кнопку "Старт"("Run"), спостерігайте на екрані рух частки.

ВИМірювання:

1. Натисніть мишею кнопку "Вибір"("Reset"). Підведіть маркер миші до движка регулятора напруженості Е. Натисніть ліву кнопку миші й, утримуючи її в натиснутому стані, міняйте Е. Встановіть числове значення Е, рівне взя-тому з таблиці 1 для вашої бригади.

2. Аналогічним способом встановіть V_0X = 2 10⁶ м/с, V_0Y = 0. Нажавши кнопку "Старт", спостерігайте рух частки. Збільшуючи V_0X, підберіть мінімальне значення, при якому частка вилітає з конденсатора. Запишіть значення довжини пластин конденсатора L.

3. Проведіть виміри параметрів руху частки в момент вильоту з конденсатора. Запишіть числові значення з екрана в таблицю 2.

4. Повторіть виміри по п.3 ще 5 разів, щораз збільшуючи V_0X на 0.2× 10⁶м/с. Результати записуйте в таблицю 2. Напруженість электричного поля (не перемальовувати)

ТАБЛИЦЯ 1

Бригада
Е [В/м]					-100	-200	-300	-400

ТАБЛИЦЯ 2. Результати вимірів при Е = ____ В/м, L = _____ м.

V0X [Мм/с]
Y [мм]
X [мм]
tруху [нс]
VX [Мм/с]
VY [Мм/с]

ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ І ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ.

1. Побудуйте графік експериментальних залежностей вертикального зсуву на вильоті з конденсатора (Y) від квадрата оберненої початкової швидкості (1/V_0X)².

2. Для графіка визначите по його нахилі експериментальне значення питомого заряду частки, використовуючи формули .

3. Розрахуйте середнє значення експериментально отриманого питомого заряду частки.

4. Запишіть відповідь. Сформулюйте висновки по відповіді й графіку.

Табличне значення питомогоого заряду электрона e/m = 1.76 10¹¹ Кл/кг.

? Контрольні запитання і завдання

1. Дайте визначення електричного заряду..

2. Виберіть, до якого класу характеристик ставиться електричний заря

· характеристика руху,

· характеристика впливу,

· характеристика об'єкта

3. Перелічіть всі властивості заряду.

4. Сформулюйте властивість дискретності заряду.

5. Сформулюйте властивість аддитивности заряду.

6. Сформулюйте властивість інваріантості заряду.

7. Напишіть закон Кулона для сили взаємодії двох нерухомих зарядів.

8. Дайте визначення електростатичного (електричного) поля.

9. Дайте визначення напруженості електричного поля

10. Напишіть формулу, що визначає напруженість електричного поля.

11. Напишіть формулу, що визначає електричну силу, що діє на точковий заряд в електричному полі із заданою напруженістю.

12..Напишіть формулу для напруженості електричного поля точкового заряду, розташованого на початку координат.

13. Сформулируйте принцип суперпозиции для електричного поля

14. Дайте визначення потенціалу електричного поля.

15. Напишіть формулу для потенціалу електричного поля точкового заряду, розташованого на початку координат.

16. Яке поле називається однорідним?

17. Що таке конденсатор?

18. Напишіть формулу ємності плоского конденсатора.

19. Яке поле існує між пластинами плоского конденсатора?

Дата добавления: 2015-11-14