lab1:experiment_11

Это старая версия документа!


Наиболее просто проверять законы электростатической индукции, экспериментируя с проводниками. Если две тонкие одинаковые металлические пластины, прижатые друг к другу плоскостями, внести в однородное поле $E$ конденсатора так, чтобы вектор нормали к пластинам совпал с вектором $E$, на боковых плоскостях составной пластины возникнут такие индуцированные заряды, что электрическое поле внутри пластин будет равно нулю, поэтому поверхностная плотность зарядов $\sigma $ определяется соотношением:

$\sigma = \pm \frac E{4\pi}$ (СГС) или $\sigma \pm \varepsilon _0 E$ (СИ). (35)

Заметим, что суммарный заряд составной пластины равен нулю. Если теперь развести тонкие пластины на небольшое расстояние так, чтобы они не соприкасались, и затем вынести из поля $E$, на каждой пластине останется заряд

$Q = \sigma S$, (36)

где $S$ — площадь пластины. Величину этого заряда можно измерить, если прикоснуться вынесенными из поля пластинами к клеммам электростатического вольтметра и измерить напряжение $U$. Очевидно, что

$U=\frac Q{C_B+C_п}$, (37)

где $C_B$ и $C_п$ — ёмкость вольтметра и пластин соответственно. Ёмкость можно измерить, проведя дополнительно опыт с известной емкостью $C_k$, присоединенной к входу вольтметра. Измеряя

$U_1=\frac Q{C_B+C_п}$ и $U_2=\frac Q{C_B+C_п+C_k}$, (38)

можно найти $Q$ и $C_B+C_п$1) Следует отметить, что предложенный в работе метод определения величины наведенного заряда может быть использован для измерения напряженности электростатического поля.

Далее Указания и рекомендации


1)
Очевидно, что можно найти множество других способов нахождения емкости вольтметра и пластин. Например, соединить последовательно известную емкость с вольтметром и подать на эту цепь постоянное напряжение. Напряжение между ёмкостями поделится обратно пропорционально емкостям. Таким образом, неизвестная ёмкость будет выражаться как $C_X=\frac{U_{вход}-U_X}{U_X}$, где $C_X$ — неизвестная емкость, $C$ — известная емкость, $U_{вход}$ — напряжение, подаваемое на