用模擬法測繪靜電場實驗報告!!

1、精選文檔用<模擬法測繪靜電場>試驗報告【試驗?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 加深對電場強度和電勢概念的理解【試驗儀器】雙層靜電場測試儀、模擬裝置（同軸電纜和電子槍聚焦電極）。試驗原理【試驗原理】1、靜電場的描述 電場強度E是一個矢量。因此，在電場的計算或測試中往往是先爭辯電位的分布狀況，由于電位是標量。我們可以先測得等位面，再依據(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 便可求出E的大小和方向，整個電場就算確定了。2、試驗中的困難試驗上想利用磁電式電壓表直

2、接測定靜電場的電位，是不行能的，由于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)生嚴峻畸變；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。人們在實踐中發(fā)覺，有些測量在實際狀況下難于進行時，可以通過肯定的方法，模擬實際狀況而進行測量，這種方法稱為“模擬法”。3、模擬法理由兩場聽從的規(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)) 4、爭辯同軸圓柱面的電場

3、、電勢分布（1）靜電場依據(jù)理論計算，A、B兩電極間半徑為r處的電場強度大小為A、B兩電極間任一半徑為r的柱面的電勢為（2）穩(wěn)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。電流密度為式中E為不良導(dǎo)體內(nèi)的電場強度，為不良導(dǎo)體的電阻率。半徑為r的圓柱面的電勢為圖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。試驗內(nèi)容1、 測量

4、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記錄紙，下層板上放置水槽式無限長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)整探針，使下探針浸入自來水中，觸及水槽底部，上探針與坐標紙有1-2mm的距離。（3）接通電源，K2扳向“電壓輸出”位置。調(diào)整溝通輸出電壓，使AB兩電極間的電壓為溝通12V，保持不變。（4）將溝通毫伏表與下探針連接。移動探針，在A電極四周找出電勢為10V的點，用上探針在坐標紙上扎孔為記。同理再在A四周找出電勢為10V的等勢點7個，扎孔為記。（5）移動探針，在A電極四周找出電勢分別為8V，6V，4V，2V的各8個等勢點（圓越大，應(yīng)

5、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。量出各條等勢線的坐標r，并分別求其平均值。（7）用游標卡尺分別測出電極A和B的直徑2a和2b 。（8）按式（174）計算各相應(yīng)坐標r處的電勢的理論值V理，并與試驗值比較，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，由于這是電極的對稱軸。步驟同上數(shù)據(jù)記錄 模擬電場分布測試數(shù)據(jù) VA= 10.0±0.1V 2a= 1.624±0.002cm 2b= 8.580±0.002cmV理(V)10.08.06.04.03.02.01.0r(cm)？111502152.55？358V理？8176.314.14312？1.07？21%49%34%38%？65%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(留意電極的位置).2、依據(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.（1）；則；（2）；則；（3）（4）（5）同上結(jié)果分析：(1) 試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，