energie elektrostatického pole, síly mezi deskami kondenzátoru
DESCRIPTION
Energie elektrostatického pole, síly mezi deskami kondenzátoru. Lukáš Toman Tomáš Dupal. V tomto měření jsme se zabývali přitažlivými silami mezi deskami kondenzátoru a mapováním elektrostatického pole v okolí elektrod. Úkol číslo 1. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ENERGIE ELEKTROSTATICKÉHO POLE, SÍLY MEZI DESKAMI
KONDENZÁTORU
Lukáš Toman
Tomáš Dupal
V tomto měření jsme se zabývali přitažlivými silami
mezi deskami kondenzátoru a mapováním
elektrostatického pole v okolí elektrod
ÚKOL ČÍSLO 1.
Bezpečnostní normy připouštějí maximální náboj
50µC na deskách kondenzátoru. Stanovte jednu
náhodnou geometrii deskového kondenzátoru, který
by překročil tuto normu při napětí 100kV .
ÚKOL Č.1
Základní vzorce U=Ed a E=
F/m =
56,5 m
d=1mm,S=565
Čtverec o a=23,8cm nebo kruh o r=13,4cm
ÚKOL ČÍSLO 2
Změřte přitažlivé síly mezi deskami kondenzátoru
pro různé vzdálenosti desek. Náboj přivádějte až do
průrazu mezi deskami kondenzátoru. Napětí
odhadněte z dielektrické pevnosti vzduchu.
Naměřené hodnoty silového působení změřené na
vahách porovnejte s předpovědí ze vztahu F=S.
ÚKOL Č.2
Dielektrická pevnost vzduchu 15 kV/cm
U=
d=1,1 cm => U=16500 V
d=0,6 cm => U=9000 V
d=0,5 cm => U=7500 V
ÚKOL Č.2
Ze vzorce F=S jsme vypočítali sílu, která působí
mezi deskami kondenzátoru.
d=1,1 cm => F=0,276 N
d=0,6 cm => F=0,276 N
d=0,5 cm => F=0,276 N
Z toho plyne, že by síla neměla být závislá na
vzdálenosti desek
ÚKOL Č.2
měření m[g] (d=1,1cm)
m[g](d=0,6cm)
m[g](d=0,5cm)
1 34 21 15
2 32 24 15
3 30 18 17
4 34 20 18
5 36 21 17
průměr 33,2 20,8 16,4
ÚKOL Č.2
Z průměru naměřených hodnot vypočítáme sílu ze vztahu F=gm
g=10N/kg
d=1,1 cm => F=0,332 N
d=0,6 cm => F=0,208 N
d=0,5 cm => F=0,164 N
Jak je vidět, měření je v rozporu s předpokladem, že síla neni
závislá na
vzdálenosti desek
ÚKOL ČÍSLO 3
Změřte přitažlivé síly mezi deskami kondenzátoru
pro tři různé vzdálenosti desek (dle distancí). Náboj
přivádějte až do průrazu na kulovém jiskřišti
Wimshurstovy elektriky. Ze silového působení
spočtěte napětí a ze vztahu v =27,75(1+δe pokuste
určit neznámou funkci . Experimentální data a
nalezenou funkci zpracujte do grafu.
ÚKOL Č.3
s[cm] 1m[g]
2m[g]
3m[g]
4m[g]
5m[g]
průměr
0,5 3 2,8 2,8 2,7 2,7 2,8
0,8 6,5 7,5 6,7 7,0 7,2 6,98
1,0 11,7 11,7 11,4 11,4 11,5 11,5
1,3 18 18,5 17,5 17,5 17,5 17,8
1,4 20 20,5 21 20,5 20,5 20,5
ÚKOL Č.3
Ze vztahu F=S se vyjádří napětí jako U=
a ze vztahu =27,75(1+δ se vyjádří hledaná funkce f
jako f=27,75(1+δ
ÚKOL Č.3
s=0,5cm => U=15078,71 V f=1,45872
s=0,8cm => U=23659,98 V f=1,48745
s=1,0cm => U=30338,86 V f=1,885
s=1,3cm => U=37629,12 V f=1,6367
s=1,4cm => U=40363,42 V f=1,08988
ÚKOL Č.3
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10
0.5
1
1.5
2f
f
ÚKOL ČÍSLO 4
Zvolte si různé konfigurace elektrod, nastavte na
nich napětí cca 10V a zmapujte potenciál v síti
16x14 bodů. Vyhodnoťte pomocí příslušného
software v systému Linux (odečítání dat voltmetru,
gnuplot). Data si vyzálohujte a proveďte důkladné
vyhodnocení v domácím zpracování.