Описание установки и метода измерений. Работа состоит в построении картины электростатического поля с помощью эквипотенциальных поверхностей и силовых линий

Работа состоит в построении картины электростатического поля с помощью эквипотенциальных поверхностей и силовых линий. Для этого применяется метод моделирования электростатического поля с помощью электролитической ванны, т.к. электростатические измерения сопряжены с определенными трудностями. Поэтому в электролитической ванне электростатическое поле неподвижных зарядов заменено полем постоянного электрического тока. Как показывает теория и эксперимент, возникающее в электролите поле тока, также как и электростатическое поле, будет потенциальным, и распределение потенциала в нем будет совпадать с распределением потенциала в электростатическом поле. Таким образом, поле неподвижных зарядов можно заменить полем постоянного электрического тока при условии, что потенциалы электродов (источников поля) поддерживаются постоянным, а электропроводность среды значительно меньше электропроводности электродов.

Рисунок 2 Рисунок 3

Установка состоит из ванны, заполненной слабопроводящим электролитом (водопроводной водой) с двумя электродами произвольной формы (рисунок 2).

Э₁, Э₂ – электроды; С – зонд; Г – гальванометр; V – вольтметр; АВ – реохорд; К – карандаш; Л – лист бумаги.

Для определения потенциала в любой точке поля используется метод зонда. Зонд включается в диагональ мостика Уитстона. Пусть зонд установлен в некоторой точке поля, потенциал которой необходимо определить. Перемещая движок реохорда АВ, отыскивает такую точку Д, чтобы ее потенциал был равен потенциалу точки С. В этом случае ток через гальванометр не проходит. Значение потенциала в точке С относительно правого электрода можно измерить с помощью вольтметра V. Трудность данного метода состоит в возникновении поляризации электродов, что приводит к искажению поля с течением времени. Для устранения этого вместо постоянного тока для питания мостика используется переменный ток. Для зарисовки эквипотенциальных линий на бумаге служит пантограф (рисунок 3).