Celem zadania jest demonstracja niektórych praw elektrostatyki, a głównie potencjałów pola elektrostatycznego i pojemności elektrycznej przewodników znajdujących się w różnych warunkach (wielkość, kształt, obecność innych przewodników i izolatorów w otoczeniu), oraz czasowych przebiegów ładowania i rozładowania kondensatora.
Przyrządem używanym w tym ćwiczeniu jest elektrometr ES-9054B. Jest on bardzo wrażliwy na elektryczność statyczną obecną w otaczających przedmiotach (ubranie, ręce, łatwo elektryzujące się tworzywa, itp.) i wymaga dużej ostrożności w postępowaniu. Niedopuszczalne jest w szczególności podanie na przyrząd napięcia przekraczającego 100 V. Przed przystąpieniem do pomiarów należy zapoznać się z instrukcją obsługi, a przy pierwszym włączeniu powinien być obecny opiekun zadania lub pracownik laboratorium.
Rodzaj badań określa opiekun zadania. Mogą to być przykładowo:
1. Pomiary zmian napięcia pomiędzy okładkami płaskiego kondensatora (naładowanego uprzednio ustalonym ładunkiem elektrycznym) przy zmianie odległości między okładkami. Zależność teoretyczna ma postać:
|
(1) |
gdzie S - powierzchnia okładki, Q - ładunek, d - odległość między okładkami.
2. Badania czasowych zmian napięcia pomiędzy okładkami kondensatora rozładowywanego (ładowanego) przez opornik omowy R, cewkę (najlepiej o dużej indukcyjności L). W szczególności napięcie na okładkach kondensatora o pojemności C rozładowującego się przez opornik (o oporności R) wyraża się prostym wzorem
|
(2) |
gdzie U0 jest napięciem początkowym, a β = (RC)-1 jest tak zwaną stałą czasową. Inny, bardziej skomplikowany (jaki?) charakter mają przebiegi w obwodach zawierających trzy elementy R, L i C.
3. Badanie pojemności brył (kule, cylindry, prostopadłościany) wykonanych z przewodnika. Tutaj bezpośrednio wykorzystywany jest wzór definiujący pojemność elektryczną,
|
(3) |