Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Физика

Методика измерений  Просмотрен 25

В случае стационарного электрического поля потенциал φ внутри однородного проводника удовлетворяет тому же дифференциальному уравнению, что и в электростатике. Покажем это.

Напряженность электрического поля в проводнике с постоянным током удовлетворяет условию .

На поверхности раздела двух проводников также не возникает вихрей:

(13)

Откуда следует, что

(14)

Нормальная составляющая В и Е на границе раздела испытывает скачок:

(15)

Дивергенция от плотности тока j на границе раздела двух однородных сред с удельными проводимостями σ1 и σ2 также должна быть равна нулю, потому что число зарядов, входящих с одной стороны должно быть равно числу зарядов, выходящих с другой.

(16)

Или (17)

Из этого соотношения следует, что излом линий тока на поверхности раздела двух проводников будет удовлетворять соотношениям, аналогичным для

силовых линий и :

(18)

Следовательно:

Т.о. мы показали, что для стационарного поля внутри однородного проводника выполняется то же уравнение Лапласса, что и в электростатике.

На основе этого построен метод для экспериментального получения картины электростатического поля вокруг заряженных тел сложной или произвольной формы. Для этого необходимо взять металлическую модель тела, поместить ее в раствор электролита и подать соответствующие потенциалы, В исследуемую точку вводится зонд (дополнительный электрод) устроенный таким образом чтобы его присутствие влияло бы на распределение поля, исследуемого объекта. При этом обеспечиваются условия, при которых зонд принимал бы значение потенциала в данной точке.

Измерение потенциала осуществляется вольтметрами с очень большим входным сопротивлением Rbx- > 1014 Ом - электрометрами.

Электрические измерения достаточно сложны. Проводятся они в комнатах, защищенных от электрических полей, экраном с хорошим заземлением (клетке Фарадея) или в металлических заземленных коробках, если объект небольших габаритов.

В связи с этим был разработан метод изучения электростатических полей в проводящих средах, по которым проводится электрический ток. При этом в качестве зондов можно использовать металлические электроды. Зонды подключаются не к электрометру, а к токоизмерительной аппаратуре. Входное сопротивление вольтметра при этом должно превышать всего лишь сопротивление среды между зондом и общей точкой (обычно на 1 ÷ 2 порядка). В качестве среды может быть использована ванна с электролитом.

В качестве электролита подходят протолитические электролиты (вода, спирт) и апротонные, с растворенными солями. Для плоских структур может быть использована увлажненная бумага, как в нашем случае, или органические пленки с невысокой проводимостью.

Описание лабораторной установки:

Схема лабораторной установки показана на рис.2. Электроды заданной конфигурации (рис.3) и вырезанные из фольги установлены на дне кюветы, выполненной из органического стекла. На электроды устанавливается лист миллиметровой бумаги, который увлажняется для улучшения проводимости.

Разность потенциалов на электроды подаётся источником постоянного напряжения G1 и вольтметр V1 устанавливается между одним из электродов и щупом, разность потенциалов с одинаковым шагом (2 В). Гальванометром контролируется нулевой ток между двумя точками эквипотенциальной линии.

 

 

Рис. 2

Рис. 3

Предыдущая статья:Определение коэффициента внутреннего трения Следующая статья:Эквипотенциальные линии, точки равных потенциалов
page speed (0.0144 sec, direct)