_CWI61.DOC

2

POLITECHNIKA ŁÓDZKA

FILIA W BIELSKU - BIAŁEJ

wydz. ORGANIZACJA I ZARZĄDZANIE

kierunek: ZARZĄDZANIE I MARKETING

semestr: II

ĆWICZENIE  NR  61

BADANIE NATĘŻENIA POLA ELEKTRYCZNEGO ZA POMOCĄ SONDY PŁOMYKOWEJ

1. Podstawy teoretyczne

Pole elektryczne

              Źródłem pól elektrostatycznych są ładunki elektryczne. Możemy więc przyjąć, że pole elektryczne to przestrzeń, w której na umieszczony ładunek elektryczny działa siła.

              Wielkości charakteryzujące pole elektryczne to: natężenie i potencjał tego pola.

              Natężeniem pola elektrycznego  nazywamy stosunek siły, jaką pole działa na ładunek próbny q umieszczony w danym jego punkcie do wartości tego ładunku:

              Jednostką natężenia pola elektrycznego w układzie SI jest 1

              Potencjał elektryczny w danym punkcie pola jest to stosunek energii potencjalnej ładunku próbnego umieszczonego w tym punkcie do wartości tego ładunku:

              Jednostką potencjału w układzie SI jest 1

              Związek pomiędzy potencjałem, a natężeniem pola elektrycznego przedstawia następująca zależność:

              Wartość natężenia pola elektrycznego można obliczyć znając rozkład potencjału E = - dV/dl. Znak minus oznacza, że zwrot wektora E wskazuje kierunek w którym potencjał maleje.

Kondensator powietrzny

              Kondensator powietrzny składa się z dwóch równoległych płytek, na których zgromadzone są ładunki elektryczne. Pomiędzy płytkami kondensatora powietrznego wytworzone jest jednorodne pole elektryczne w którym linie sił pola są równoległe.

              W przewodniku umieszczonym w polu elektrycznym indukują się ładunki i jego potencjał jest różny od zera. Pomiar potencjału jest trudny. Po podłączeniu miernika część ładunku odpływa z ciała próbnego, zmieniając jego potencjał. Jednym ze sposobów doprowadzenia do równowagi stanu zakłóconego pomiarem a tym samym uzyskania niesfałszowanego wyniku jest dostarczenie ładunku za pomocą płomienia sondy płomykowej. Płomień jest źródłem dużej ilości jonów obydwu znaków i dostarcza ładunków, które odpłynęły do przyrządu pomiarowego.

Sonda płomykowa

              Sonda płomykowa jest bardzo cienką rurką przez którą przepływa gaz świetlny. Jest ona umieszczona między okładkami kondensatora płaskiego, jej koniec znajduje się na osi symetrii płytek. Sonda umieszczona jest na izolowanym statywie który można przesuwać wzdłuż osi kondensatora. Odległość płytek kondensatora można zmieniać. Potencjał mierzymy woltomierzem elektrostatycznym. Całość podłączona jest do elektrycznego zasilacza wysokonapięciowego.

              Schemat układu do badania rozkładu potencjału metodą sondy płomykowej przedstawiony jest na rysunku.

2. Metoda i przebieg ćwiczenia

W celu dokonania pomiaru wykonujemy następujące czynności:

1.                 Ustawiamy płytki kondensatora równolegle względem siebie na odległość d = 40 mm;

2.                 Zapalamy sondę płomykową (ustawiamy jak najmniejszy płomień);

3.                 Włączamy zasilacz woltomierza i zasilacz wysokiego napięcia;

4.                 Przesuwamy sondę do położenia przy którym wskazanie woltomierza wynosi około 600 V;

5.                 Przesuwamy sondę w kierunku prawej płytki co 3 mm i wykonujemy pomiar potencjału w kolejnych 9 punktach.

              Dla określonej odległości płytek kondensatora to jest: d=80 mm i d=120 mm powtarzamy czynności jak w punktach 2 - 4, ale pomiary wykonujemy co 5 mm. Dla d=80 mm wykonujemy 11 punktów pomiarowych, a dla d=120 mm aż 14 punktów pomiarowych.

              Wyniki pomiarów zestawiamy w tabeli nr 1.

3.Obliczenia i zestawienie wyników

Tabela nr 1.