大学物理实验4-傅际大学物理实验4-指导书aspanclass=

《大学物理实验4-傅际大学物理实验4-指导书aspanclass=》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、1.1静电场实验内容图示静电场的基本性质：同心球壳电场及电势分布图。实验设置有两个均匀带电的金属同心球壳配置如图。内球壳（厚度不计）半径为R1=5.0cm,带电荷qi=0.6x10"8C；夕卜球壳半径R2=7.5cm,外半径R3=9.0cm,所带总电荷q2=-2.0xl0'8Co实验任务画岀该同心球壳的电场及电势分布。实验步骤及方法基木原理:根据高斯定理推导出电场及电势的分布公式；利用数据分析软件，如MicrosoftExcel绘制电场及电势的分布图。在如图所示的带电体中，因内球壳带电卬，由于静电感应，

2、外球壳的内表面上将均匀地分布电荷-qi;根据电荷平衡原理，外球壳的外表而上所带电荷除了原来的q2夕卜，述因为内表而感应了生成+q“所以外球壳的外表而上将均匀分布电荷qi+q2o在推导电场和电势分布公式时，须根据r的变化范围分别讨论rR1R2r>R3几种情况。场强分布：当rvR］时,曲EdS=0=>E,=0当Ri£3=0当r>R3时,推・〃s=s+q2£（）£（）电势分布：根据电势的定义，可以求得电势的分布。当I*vR］时,『E,•dr+『5•

3、d厂+U、=Edr=1q、如11如+的4/re0R、4兀久R24兀R.当R

4、VFVR2时,'E2-dr+［E.〃厂+［乙•d厂1q、1l+4龙£（）r4龙£（）R214"U二14+乞14“R?当R2R3时,至此，可以用MSExcel來绘制电场及电势分布图。方法如下:打开Excel后会冇一个默认的表格出现（如下图）在Al、A2、A3单元格内分别输入“Rl=”、“R2二”、“R3二”;在Bl、B2、B3单元格内分别输入Rl、R2、R3的数值。注意在输

5、入文字符号时可以直接输入到单元格，但是输入数值或者公式时应先键入等号二，即键入“=0・05”、“二0.075”、“二0・09”；在适当的位置输入“ql=”、“q2二”,以及对应的数值。此外，常数（1/4k£0）也可以预先输入到适当的单元格以方便计算。以Rl

6、：1、键入二；2、用鼠标点击0.05（B1）单元格；3、键入+（；4、点击0.075所在单元格；5、键入-；6、点击0.05所在单元格；7、键入）/10*:8、点击步长值为“1”所在单元格；9、按Enter完成输入。在刚完成输入的单元格内，实际的数值是各对应的单元格的相对地址。为了保证计算的正确性，常数所在单元格地址应为绝对地址，如应将相对地址B1转换成绝对地址$B$1,即分别在列地址和行地址前加上符号可以用鼠标双击刚完成输入的单元格，然后在相应位置键入绝对地址符号完成修改后复制木单元格，粘贴到该单元格

7、以下对应不同步长的单元格内，即完成r值的输入二、电场强度计算在与「列相邻的列输入电场强度公式：在R1和R2期间，电场强度为艮二J—生，其中常数已预先输入到某个~4tt£0厂4^r0指定的单元格。因此，计算电场强度的输入应为“=$G$1*$D$1/B1"2”。输入步骤为：（在与r值相邻口对应于同一步长的单元格内输入）1、键入二；2、点击常数丄所在单元格，键入*；4龙窃3、点击ql数值所在单元格；4、键入/；5、点击对应r值所在单元格；6、键入A2；7、将常数单元格地址传换位单元格地址；8、复制刚完成的单元

8、格，粘贴到对应于不同步长的单元格内;9、完成。完成其余单元格的输入，如下图所示。注意：不得在单元格内直接输入本例中的数值!R1=0.05R2=0.075q1=0.000000006q2=-0.000000021/(4ke)=8991804694R3=0.09少长rE=0U=k*q1/Rk*a000-1039.0510.010-1039.0520.020-1039.0530.030-1039.0540.040-1039.0550.050-1039.05场弓虽分布电丹分彳jr

9、q2)/R3步长rE=q1/(4兀erA2)U=k*q1/r-kAq1/R2+k*(ql4-q2)/R310.052519574.00-1090.4320.05517834.98-1137.1530.057516317.83-1179.7940.0614986.34-1218.8950.062513811.41-1254.8660.06512769.43-1288.0670.067511841.06-1318.8080.0711010.37