-->
|
|
|
Ãëàâà 1. Ýëåêòðîñòàòèêà § 1.21. Èçìåðåíèå ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ
Èçìåðåíèå ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ ìåæäó ïðîâîäíèêàìèÍà ðèñóíêå 1.86 èçîáðàæåí îäèí èç ïðîñòåéøèõ ýëåêòðîìåòðîâ. Îñíîâíàÿ åãî ÷àñòü — ëåãêàÿ àëþìèíèåâàÿ ñòðåëêà, óêðåïëåííàÿ íà ìåòàëëè÷åñêîì ñòåðæíå ñ ïîìîùüþ ãîðèçîíòàëüíîé îñè. Ñòðåëêà ìîæåò ïîâîðà÷èâàòüñÿ âîêðóã ýòîé îñè. Öåíòð òÿæåñòè ñòðåëêè ðàñïîëîæåí òàê, ÷òî äî íà÷àëà èçìåðåíèÿ îíà ðàñïîëàãàåòñÿ âåðòèêàëüíî. Ñòåðæåíü ñî ñòðåëêîé ïîìåùåí â ìåòàëëè÷åñêèé êîðïóñ, èçîëèðîâàííûé îò ñòåðæíÿ ýáîíèòîâîé ïðîáêîé. Äëÿ íàáëþäåíèÿ çà ñòðåëêîé èìååòñÿ ñìîòðîâîå îêíî. Ýëåêòðîìåòð íàïîìèíàåò ýëåêòðîñêîï, íî îòëè÷àåòñÿ îò íåãî òåì, ÷òî èìååò ìåòàëëè÷åñêèé êîðïóñ.
Äëÿ èçìåðåíèÿ ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ ìåæäó äâóìÿ ïðîâîäíèêàìè îäèí èç íèõ ïðèñîåäèíÿþò ê ñòåðæíþ ýëåêòðîìåòðà, à äðóãîé — ê åãî êîðïóñó. (Åñëè õîòÿò èçìåðèòü ïîòåíöèàë òåëà îòíîñèòåëüíî çåìëè, òî òåëî ñîåäèíÿþò ïðîâîäíèêîì ñî ñòåðæíåì, à êîðïóñ çàçåìëÿþò.) Ìåæäó êîðïóñîì è ñòåðæíåì óñòàíàâëèâàåòñÿ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ, êîòîðóþ íóæíî èçìåðèòü*. * Âïðî÷åì, ïîäêëþ÷åíèå ýëåêòðîìåòðà íåñêîëüêî ìåíÿåò ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ ìåæäó ïðîâîäíèêàìè, òàê êàê ÷àñòü çàðÿäîâ ïðîâîäíèêîâ ïåðåäàåòñÿ ýëåêòðîìåòðó. Íî åñëè ýëåêòðîåìêîñòü ýëåêòðîìåòðà ìíîãî ìåíüøå ýëåêòðîåìêîñòè ïðîâîäíèêîâ (ñì. § 1.24), òî ýòèì ýôôåêòîì ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âíóòðè ýëåêòðîìåòðà çàâèñèò òîëüêî îò ýòîé ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ, òàê êàê âíåøíåå ýëåêòðîñòàòè÷åñêîå ïîëå çàðÿæåííûõ èëè ïîëÿðèçîâàííûõ òåë íå ïðîíèêàåò ñêâîçü ìåòàëëè÷åñêèé êîðïóñ ïðèáîðà (ýëåêòðîñòàòè÷åñêàÿ çàùèòà). Ðàñïðåäåëåíèå æå ïîëÿ âíóòðè ýëåêòðîìåòðà îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåò ñèëû, äåéñòâóþùèå íà ñòðåëêó. ×òîáû ïî ïîëîæåíèþ ñòðåëêè ìîæíî áûëî ñóäèòü î çíà÷åíèè ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ, ïðèáîð íóæíî ïðîãðàäóèðîâàòü. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî íàéòè, êàêèå óãëû îòêëîíåíèÿ ñòðåëêè ñîîòâåòñòâóþò èçâåñòíûì çíà÷åíèÿì íàïðÿæåíèÿ ìåæäó çàðÿæåííûìè ïðîâîäíèêàìè. Ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîìåòðà ëåãêî óáåäèòüñÿ íà îïûòå, ÷òî âñå òî÷êè ïðîâîäíèêà èìåþò îäèíàêîâûé ïîòåíöèàë îòíîñèòåëüíî çåìëè. Äëÿ ýòîãî ñîåäèíÿþò ðàçëè÷íûå ó÷àñòêè ïðîâîäíèêà ñî ñòåðæíåì ýëåêòðîìåòðà, êîðïóñ êîòîðîãî çàçåìëåí (ðèñ. 1.87). Ïîêàçàíèÿ ýëåêòðîìåòðà ïðè ýòîì ìåíÿòüñÿ íå áóäóò. Èçìåðåíèå ïîòåíöèàëà ïðîèçâîëüíûõ òî÷åê ïðîñòðàíñòâàÍåñêîëüêî ñëîæíåå èçìåðèòü ïîòåíöèàë ïðîèçâîëüíîé òî÷êè ïðîñòðàíñòâà îòíîñèòåëüíî êàêîãî-ëèáî ïðîâîäíèêà. Îáû÷íî èçìåðÿåòñÿ ïîòåíöèàë îòíîñèòåëüíî çåìíîãî øàðà. Åñëè âíåñòè â ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ïðîâîäÿùèé øàðèê, òî åãî ïîòåíöèàë (òî÷íåå, ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ ìåæäó øàðèêîì è çåìëåé) ñòàíåò ðàâíûì ïîòåíöèàëó òîé òî÷êè ïðîñòðàíñòâà, â êîòîðîé ðàñïîëîæåí öåíòð øàðèêà (ðèñ. 1.88). Ñóììàðíûé èíäóöèðîâàííûé çàðÿä íà øàðèêå ðàâåí íóëþ è íå ìîæåò èçìåíèòü ïîòåíöèàëà öåíòðà øàðèêà (ïîäðîáíåå îá ýòîì ãîâîðèòñÿ â ðåøåíèè çàäà÷è 1 â § 1.23). Íî ïðè ñîåäèíåíèè øàðèêà ïðîâîäíèêîì ñ ýëåêòðîìåòðîì êàðòèíà ìåíÿåòñÿ. Òåïåðü óæå èíäóöèðîâàííûé íà øàðèêå çàðÿä íå ðàâåí íóëþ, òàê êàê ÷àñòü çàðÿäà ïåðåìåùàåòñÿ íà ñòåðæåíü ýëåêòðîìåòðà. Èç-çà ýòîãî ïîòåíöèàë öåíòðà øàðèêà íå áóäåò ðàâåí ïîòåíöèàëó ïîëÿ â îòñóòñòâèå øàðèêà (ðèñ. 1.89).
Ïîýòîìó ïîñòóïàþò ñëåäóþùèì îáðàçîì: êîíåö ïðîâîäíèêà, ñîåäèíåííîãî ñî ñòåðæíåì ýëåêòðîìåòðà, ïîìåùàþò â ïëàìÿ ãàçîâîé ãîðåëêè (ïëàìåííûé çîíä).  ïëàìåíè èìååòñÿ áîëüøîå êîëè÷åñòâî èîíîâ. Ýòè çàðÿæåííûå ÷àñòèöû îñàæäàþòñÿ íà ïðîâîëî÷êå äî òåõ ïîð, ïîêà åå ïîòåíöèàë íå ñðàâíÿåòñÿ ñ ïîòåíöèàëîì òîé ìàëîé îáëàñòè ïðîñòðàíñòâà, ãäå ðàñïîëîæåí ïëàìåííûé çîíä (ðèñ. 1.90). Èîíû íåéòðàëèçóþò èíäóöèðîâàííûé çàðÿä ïðîâîëî÷êè, è âñëåäñòâèå ýòîãî èññëåäóåìîå ïîëå èñêàæàåòñÿ íåçíà÷èòåëüíî.
Íà ðèñóíêå 1.90 ïîêàçàíà ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà ïî èçìåðåíèþ ïîòåíöèàëà ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ çàðÿæåííîãî øàðà îòíîñèòåëüíî çåìëè. Äëÿ ýòîãî êîðïóñ ýëåêòðîìåòðà çàçåìëÿþò. Ïðè ïåðåìåùåíèè çîíäà âäîëü ðàäèóñîâ êðóãà, â öåíòðå êîòîðîãî ðàñïîëîæåíà ïîäñòàâêà ñ øàðîì, ïîêàçàíèÿ ýëåêòðîìåòðà ìåíÿþòñÿ; îòêëîíåíèå ñòðåëêè ðàñòåò ïðè ïðèáëèæåíèè çîíäà ê øàðó. Ïðè ïåðåìåùåíèè çîíäà ïî îêðóæíîñòè âîêðóã øàðà ïîêàçàíèÿ îñòàþòñÿ íåèçìåííûìè.
|
|
|