Лабораторная работа № 1 Моделирование электростатического поля Цель работы: Исследование электростатического поля, создаваемого электродами различной формы, построение эквипотенциальных поверхностей и линий напряженности электростатического поля. Оборудование: блок моделирования полей, планшеты с различными вариантами расположения электродов, покрытые проводящим слоем с координатной сеткой. Введение: Электрическое поле можно характеризовать в каждой точке E двумя физическими величинами: вектором напряженности и скалярным по тенциалом φ. Вектор E можно определить как силу, действующую на единичный положительный неподвижный заряд: F E q Потенциалом φ электрического поля в данной точке называется отношение работы A, совершаемой внешними силами при перемещении заряда из бесконечности в данную точку, к величине этого заряда q: A q Зная вектор E в каждой точке, можно представитьэлектрическое поле с помощью линий напряженности, или линий вектора E . Эти линии проводят так, чтобы касательная к ним в каждой точке совпадала с направлением вектора E . Эквипотенциальной поверхностью (поверхностью равного потенциала) называется поверхность, потенциал φ в каждой точке которой одинаков. Напряженность электрического поля и его потенциал связаны соотношением E grad . Градиент скалярной функции определяет скорость изменения этой функции по направлению. В данной точке пространства градиент направлен в сторону наиболее быстрого возрастания скалярной функции, а модуль его равен быстроте этого возрастания. Знак «минус» в выражении показывает, что вектор напряженности электрического поля направлен в сторону убывания потенциала. Чтобы графически изобразить электрическое поле, удобно использовать линии напряженности и поверхности равного потенциала (эквипотенциальные поверхности). Вектор напряженности E всегда нормален к эквипотенциальным поверхностям, поэтому линии напряженности ортогональны этим поверхностям. Таким образом, зная расположение эквипотенциальных поверхностей, можно построить линии напряженности электрического поля. По модулю напряженность равна абсолютной величине производной потенциала φ по данному направлению: 4