P3.1.2.3 Проверка закона Кулона - Регистрация и анализ данных с помощью CASSY

Закон Кулона

Цель работы: изучить зависимость силы взаимодействия зарядов от расстояния.

Решаемые задачи:

- приобрести навыки работы с высоковольтными источниками питания;

- проверка справедливости закона Кулона;

- приобрести навыки работы с программой CASSY Lab.

Электрические элементы и аппаратура:

1. универсальный измеритель Sensor-CASSY и компьютер с программой CASSY Lab.;

2. датчик силы;

3. синий и красный провода;

4. датчик перемещения;

5. высоковольтный источник питания 25 кВ;

6. два черных провода;

7. тела для электрического заряда;

8. металлический рельс;

9. тележка с фиксирующим зажимом;

10. рейторы;

11. изолирующий стержень;

12. бечевка;

13. V-образный штатив;

14. фиксатор грузов с грузами;

15. струбцина;

16. два желто/зеленых провода;

17. провод для универсальный измеритель Sensor-CASSY;

18. электроды для заряда тел.

Экспериментальная установка

Датчик силы подключить к универсальному измерителю Sensor-CASSY. Разместить одну из сфер на датчике с использованием изоляционного стержня.

Второй шар расположить на тележке, которая должна свободно перемещаться по металлическому рельсу. Расстояние между сферами измеряется датчиком перемещения подключенным к универсальному измерителю Sensor-CASSY. Для того, чтобы его задействовать, необходимо бечевку закрепить на тележке фиксирующим зажимом и перекинуть через шкив датчика. На другом конце повесить груз. Передвигая тележку по направлению к неподвижной сфере убедиться, что величина пути уменьшается и при контакте сфер значение соответствует 0.

Безопасность – все элементы установки должны быть заземлены.

Две сферы с одинаковыми или противоположными зарядами взаимодействуют друг с другом. Сила взаимодействия пропорциональна заряду Q на каждой сфере и обратно пропорциональна квадрату расстояния Х между сферами. Экспериментально проверяется пропорциональность

F ~ X^-2

Порядок выполнения работы:

1. Включить источник высокого напряжения (на выходе установить 0 напряжение), универсальный измеритель Sensor-CASSY и компьютер с программой CASSY Lab.

2. Провести калибровку нулевой точки пути. Для этого необходимо привести сферы в соприкосновение и произвести в программе обнуление счетчика пути.

3. Расположить сферы в исходное положение с зазором 0,5 см (сферы не заряжены).

4. Установить нулевое значение силы в настройках FA1 –>0<- (повторяется по мере необходимости). При необходимости включается сглаживание LED ON/OF.

5. Зарядить сферы одноименными или разноименными зарядами касаясь их соответствующим контактом источника высокого напряжения. При этом величина силы взаимодействия должна быть не менее 5 мН. При необходимости можно сместить нулевую точку измерителя силы.

6. После нажатия F9 вручную, медленно перемещать тележку до достижения расстояния 15 см между сферами после чего остановить измерения. Автоматически будет прорисованы точки зависимости F(x).

7. Подобрать аппроксимацию полученной зависимости.

Основные результаты

Выводы

Дата добавления: 2015-08-10