P3.1.3 Linie pola oraz linie potencjałowe – Leybold

Przestrzeń otaczająca ładunek elektryczny jest w stanie opisywanym jako pole elektryczne. Pole elektryczne jest także obecne nawet, jeśli nie można zademonstrować działania sił na próbny ładunek. Pole jest najlepiej opisywane za pomocą linii strumienia elektrycznego,

Podążających wzdłuż kierunku natężenia pola elektrycznego. Orientacja tych linii strumienia elektrycznego jest wyznaczana przez rozmieszczenie przestrzenne ładunków generujących pole.

 

W doświadczeniu P3.1.3.1, małe ładunki w kuwecie olejowej są wykorzystywane do zobrazowania linii strumienia elektrycznego. Cząsteczki ustawiają się w polu elektrycznym tworząc łańcuch przebiegający wzdłuż linii strumienia elektrycznego. Cztery różne pary elektrod są dostarczone umożliwiając wygenerowanie pól elektrycznych o różnym rozmieszczeniu przestrzennym; te pary elektrod są montowane pod kuwetą i są podłączone do źródła wysokonapięciowego do10 kV. Powstały obraz może być zinterpretowany jako przekrój dwóch kul, jedna kula z przodu płyty, kondensator płytowy i sferyczny.

 

W dwuwymiarowym przekroju pola elektrycznego, punkty o równym potencjale tworzą linię. Kierunek tych izoelektrycznych linii, tak jak linii strumienia elektrycznego, są wyznaczane przez rozmieszczenie przestrzenne ładunków generujących pole.

 

Doświadczenie P3.1.3.2 mierzy izoelektryczne linie dla ciał o różnych ładunkach. Aby tego dokonać, napięcie jest podawana na parę elektrod umieszczonych tacy elektrolitycznej wypełnionej wodą destylowaną. Napięcie AC jest używane, aby zapobiec potencjalnym przesunięciom spowodowanym elektrolizą elektrod. Woltomierz mierzy różnicę potencjałów pomiędzy elektrodą 0 V a stalową igła zanurzoną w wodzie. Aby zobrazować izoelektryczne linie, punkty o równej różnicy potencjałów są lokalizowane i rysowane na papierze. W ten sposób możliwe jest zaobserwowanie i zbadanie dwuwymiarowych obszarów pola elektrycznego kondensatora płytowego, puszki Faraday’a, dipola, obrazu ładunku i lekkiej krzywej.

 

Korzystając z sody płomieniowej można zbadać potencjał elektryczny wokół naładowanego obiektu, we wszystkich trzech wymiarach, oraz powierzchnie ekwipotencjalne.

W doświadczeniu P3.1.3.3, badany jest potencjał elektryczny kondensatora płytowego. Powierzchnie ekwipotencjalne równoległe do płyt kondensatora są identyfikowane poprzez pomiar potencjałów elektrycznych w różnych położeniach lecz w stałej odległości. Dodatkowo, zależność zmienności potencjałów elektrycznych na odległość od płyt kondensatora jest wyznaczana i użyta do obliczenia natężenia pola elektrycznego.

 

Celem doświadczenia P3.1.3.4 jest zbadanie potencjału elektrycznego wokół naładowanej kuli. Powierzchnie ekwipotencjalne są koncentrycznymi powłokami sferycznymi wokół naładowanej kuli. Są one identyfikowane poprzez pomiar potencjałów elektrycznych w różnych położeniach lecz przy stałej odległości od powierzchni kuli. Dodatkowo, zależność zmienności potencjałów elektrycznych na odległość od powierzchni kuli jest wyznaczana i użyta do obliczenia natężenia pola elektrycznego.