用模擬法測繪靜電場實驗報告!!范文

1、 用模擬法測繪靜電場實驗報告! 篇一：廣工用模擬法測繪靜電場實驗 篇二：模擬法測繪靜電場實驗4模擬法測繪靜電場實驗報告【摘要】隨著靜電應(yīng)用、靜電防護(hù)和靜電現(xiàn)象研究的日益深入，常需要確定帶電體周圍的電場分布情況.用計算方法求解靜電場的分布一般比較復(fù)雜和困難，一般很難寫出他們在空間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，而且，直接測量靜電場需要復(fù)雜的設(shè)備，對測量技術(shù)的要求也高，因此，通常采用實驗方法-模擬法來研究和測量靜電場.即用穩(wěn)恒電流場模擬靜電場進(jìn)行測量，通過本實驗希望學(xué)習(xí)用模擬方法來測繪具有相同數(shù)學(xué)形式的物理場，加深對各物理場概念的理解并復(fù)習(xí)最小二乘法處理實驗數(shù)據(jù)的方法?！娟P(guān)鍵字】模擬法最小二乘法靜電場Mathema

2、tica【引言】電場強(qiáng)度和電位是描述靜電場的兩個主要的物理量，為了形象地描述電場中場強(qiáng)和電位的分布情況，人們?nèi)藶榈赜秒娏€和等勢面來進(jìn)行描述。但任一帶電體在空間形成的靜電場的分布，即電場強(qiáng)度和電位的分布情況很難測量，通常采用實驗方法來研究。本實驗采用模擬法測量，希望較準(zhǔn)確模擬靜電場分布情況。【正文】1實驗原理：同軸圓柱面的電場、電勢分布圖1、同軸圓柱面的靜電場分布圖2、穩(wěn)恒電流的電場分布（1）靜電場：根據(jù)理論計算，A、B兩電極間半徑為r處的電場Ra電勢為：V?VARlnbaln（2）穩(wěn)恒電流場：在電極A、B間用均勻的不良導(dǎo)體連接或填充時，接上電源后，不良導(dǎo)體中就產(chǎn)生了從電極A均勻輻射狀地流向電

3、極B的電流。半徑為rRb的圓柱面的電勢為：V?VAlnbaln穩(wěn)恒電流場與靜電場的電勢分布的數(shù)學(xué)表達(dá)式是相同的。由于穩(wěn)恒電流場和靜電場具有這種等效性，因此要測繪靜電場的分布，只要測繪相應(yīng)的穩(wěn)恒電流場的分布就行了。2實驗內(nèi)容與步驟：定性研究無限長同軸圓柱間的電勢分布。（1）在測試儀上層板上放定一張坐標(biāo)記錄紙，下層板上放置同軸圓柱面電場模擬電極。（2）接好電路。（3）接通電源，開關(guān)指向“電壓輸出”位置。調(diào)節(jié)使AB兩電極間的電壓為交流10V，保持不變。（4）移動探針，在A電極附近找出電勢為10V的點，用上探針在坐標(biāo)紙上扎孔為記。同理再在A周圍找出電勢為10V的等勢點8-10個。（5）移動探針，在A電

4、極周圍找出電勢分別為9V，7V，5V，3V,1V的各8-10個等勢點（圓越大，應(yīng)多找?guī)c）。（6）分別把等勢點連成等勢線，確定圓心O的位置。定量計算無限長同軸圓柱間的電勢分布：（1）-(5)同1中的。（6）量出各條等勢線的坐標(biāo)r，并分別求其平均值。（7）用游標(biāo)卡尺分別測出電極A和B的直徑2a和2b。3數(shù)據(jù)記錄與處理：（最小二乘法）： 篇三：用模擬法測繪靜電場實驗報告!用實驗報告【實驗?zāi)康摹?懂得模擬實驗法的適用條件。2對于給定的電極，能用模擬法求出其電場分布。3加深對電場強(qiáng)度和電勢概念的理解【實驗儀器】雙層靜電場測試儀、模擬裝置（同軸電纜和電子槍聚焦電極）。實驗原理【實驗原理】1、靜電場的描述

5、電場強(qiáng)度E是一個矢量。因此，在電場的計算或測試中往往是先研究電位的分布情況，因為電位是標(biāo)量。我們可以先測得等位面，再根據(jù)電力線與等位面處處正交的特點，作出電力線，整個電場的分布就可以用幾何圖形清楚地表示出來了。有了電位U值的分布，由E?U便可求出E的大小和方向，整個電場就算確定了。2、實驗中的困難實驗上想利用磁電式電壓表直接測定靜電場的電位，是不可能的，因為任何磁電式電表都需要有電流通過才能偏轉(zhuǎn)，而靜電場是無電流的。再則任何磁電式電表的內(nèi)阻都遠(yuǎn)小于空氣或真空的電阻，若在靜電場中引入電表，勢必使電場發(fā)生嚴(yán)重畸變；同時，電表或其它探測器置于電場中，要引起靜電感應(yīng)，使原場源電荷的分布發(fā)生變化。人們在

6、實踐中發(fā)現(xiàn)，有些測量在實際情況下難于進(jìn)行時，可以通過一定的方法，模擬實際情況而進(jìn)行測量，這種方法稱為“模擬法”。3、模擬法理由兩場服從的規(guī)律的數(shù)學(xué)形式相同,如又滿足相同的邊界條件,則電場、電位分布完全相類似，所以可用電流場模擬靜電場。這種模擬屬于數(shù)學(xué)模擬。靜電場(無電荷區(qū))穩(wěn)恒電流場(無電流區(qū))?D?E?D?dS?0?E?dl?0?U?bE?dl?aba?j?E?j?dS?0?E?dl?0?U?bE?dl?aba4、討論同軸圓柱面的電場、電勢分布（1）靜電場根據(jù)理論計算，A、B兩電極間半徑為r處的電場強(qiáng)度大小為E?2?0rA、B兩電極間任一半徑為r的柱面的電勢為1bV?VAblnaln（2）穩(wěn)

7、恒電流場在電極A、B間用均勻的不良導(dǎo)體（如導(dǎo)電紙、稀硫酸銅溶液或自來水等）連接或填充時，接上電源（設(shè)輸出電壓為VA）后，不良導(dǎo)體中就產(chǎn)生了從電極A均勻輻射狀地流向電極B的電流。電流密度為?E?j?式中E為不良導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度，為不良導(dǎo)體的電阻率。半徑為r的圓柱面的電勢為bV?VAblnaln圖1、同軸圓柱面的電場分布圖2、不良導(dǎo)體圓柱面電勢分布結(jié)論：穩(wěn)恒電流場與靜電場的電勢分布是相同的。由于穩(wěn)恒電流場和靜電場具有這種等效性，因此要測繪靜電場的分布，只要測繪相應(yīng)的穩(wěn)恒電流場的分布就行了。實驗內(nèi)容1、測量無限長同軸圓柱間的電勢分布。（1）在測試儀上層板上放定一張坐標(biāo)記錄紙，下層板上放置水槽式無限長

8、同軸圓柱面電場模擬電極。加自來水填充在電極間。（2）按圖17-5接好電路。調(diào)節(jié)探針，使下探針浸入自來水中，觸及水槽底部，上探針與坐標(biāo)紙有1-2mm的距離。（3）接通電源，K2扳向“電壓輸出”位置。調(diào)節(jié)交流輸出電壓，使AB兩電極間的電壓為交流12V，保持不變。（4）將交流毫伏表與下探針連接。移動探針，在A電極附近找出電勢為10V的點，用上探針在坐標(biāo)紙上扎孔為記。同理再在A周圍找出電勢為10V的等勢點7個，扎孔為記。（5）移動探針，在A電極周圍找出電勢分別為8V，6V，4V，2V的各8個等勢點（圓越大，應(yīng)多找?guī)c），方法如步驟（4）。（6）分別用8個等勢點連成等勢線（應(yīng)是圓），確定圓心O的位置。量

9、出各條等勢線的2坐標(biāo)r，并分別求其平均值。（7）用游標(biāo)卡尺分別測出電極A和B的直徑2a和2b。（8）按式（174）計算各相應(yīng)坐標(biāo)r處的電勢的理論值V理，并與實驗值比較，計算百分差。2、測量聚焦電極的電勢分布（選做）分別測10.0V、9.0V、8.0V、7.0V、6.0V、5.0V、4.0V、3.0V、2.0V、1.0V、0V等，一般先測5.0V的等位點，因為這是電極的對稱軸。步驟同上數(shù)據(jù)記錄模擬電場分布測試數(shù)據(jù)V理(V)r(cm)V理10.0？8.01181721%6.01506.3149%4.02154.1434%3.02.5531238%2.0？1.03581.0765%V實?V理V理(%)？處理：1、用圓規(guī)和曲線板繪出園柱形同軸電纜電場等位線(注意電極的位置).2、根據(jù)電力線垂直等位面,繪出電力線.3、在圓柱形電纜電場分布圖上量出各等位線的半徑,計算V并與理論值比較,求出其相對誤差.rln(1)?8.17(V)；（1）r1?1.1cm；則V1?VAln()bEv?V實?V理V理?100%?2.2%rln(1)?6.31(V)；（2）r2?1.5cm；則V2?VAln()bEv?V實?V理V理?100%?5.0%（3）（4）（5）同上3結(jié)果分析：(1)實驗誤差主要由電源電壓的輸入阻抗引起，輸入阻抗越大，誤差越小，結(jié)果越好。(2)等勢面由人工擬合，因此半