学生-实验：模拟法测绘静电场.ppt

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1、实验4.9用模拟法测绘静电场实验目的1.1学会用模拟法测量静电场的分布。1.2.了解用稳恒电流场模拟静电场的理论依据和基本实验条件1.3.加深对电场强度及电势概念的理解。2.实验仪器FB407静电场描绘仪同轴电缆电极模型平行长直导线电极模型带电体形状复杂，多数情况用数值解法或实验方法测出场分布3.实验原理3.1用稳恒电流场模拟静电场带电体通过场相互作用。已知场分布→计算出带电体之间相互作用力的大小→根据初始条件→带电体的运动规律或者形变的大小。场强是矢量，电位是标量。先测得等位面，再作出电力线，整个电场的分布用几何图形绘出。测量电场

2、有重要的物理意义静电场不能用电表直接测量静电场中没有电流，磁电式电表不会偏转；任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻，若在静电场中引入电表，势必使电场发生畸变；电表或其它探测器置于电场中，要引起静电感应，使原场源电荷的分布发生变化。模拟法不直接研究自然现象或过程本身，而用与这些自然现象或过程相似的模型来进行研究的一种方法。作为科学研究中的一种最基础的方法，得到广泛的应用。稳恒电流场(无源区)静电场(无源区)电流密度电导率电位移介电常数用稳恒电流场模拟静电场的依据两场服从的规律的数学形式相同,如又满足相同的边界条件,则电场、电位

3、分布完全相类似，所以可用电流场模拟静电场。这种模拟属于数学模拟。(模拟可分为物理模拟和数学模拟)用稳恒电流场模拟静电场的条件1.静电场中的带电体与电流场中电极的形状、位置相同；2.稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀；3.电极的电导率远大于导电纸的电导率，保证电流场中的电极（良导体）的表面近似是一个等势面；4.模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同，保证电流场中电流线与静电场中电力线形状相同。3.2长同轴柱面电荷产生的静电场rA—内圆柱半径rB—外圆柱半径U1—内圆柱电位3.3两无限长平行带电直圆柱的电场l—两轴

4、线间距a—圆柱体半径导电介质正极负极稳恒电流场电压表正极电压表负极3.4测量原理图电压表负极与电源负极并在一起。U实10V8V5V3V0V半径rU理4.实验内容及接线测试棒r取平均半径带入公式计算U理值画等位线和电场线U实10V8V5V3V0V半径rU理r是A、P两点间距离，P在AB连线上。画等位线和电场线5.注意事项美观起见，等位线电位值不一定按表中要求，等位线大致等距离间隔；标上数值；每条等位线取点范围要大些；曲线及转弯或两条曲线靠近处记录点应取密些；导电介质不均匀，电极上氧化膜的存在、电极安装偏离圆心等因素，会导致测量结果与理

5、论结果有差别，要如实记录等势点的位置。根据电场线与等位线垂直，画电场线分布图；注意电场线的起点、终点位置；