靜電場的描繪(施洋老師)

用模擬法描繪靜電場

大學物理實驗（下）施洋老師實驗目的實驗目的1.學習用模擬法描繪靜電場的原理和方法；2.加深對電場強度和電場線、電位等概念的理解；3.描繪同軸圓柱體和兩平行導線的電場分布情況。

實驗儀器實驗儀器專用電源探針電場描繪儀實驗原理實驗原理

本實驗用點狀電極、同心圓電極產(chǎn)生的穩(wěn)恒電流場分別模擬兩點電荷、同軸柱面帶電體形狀的帶電體產(chǎn)生的靜電場。

構造一個與研究對象的物理過程或現(xiàn)象相似的模型，通過對該模型的測試實現(xiàn)對研究對象進行研究和測量，這種方法稱為“模擬法”。

靜電場的測繪方法

電場強度在數(shù)值上等于電位梯度，方向指向電位降落的方向。考慮到E是矢量，而電位U是標量，從實驗測量來講，測定電位比測定場強容易實現(xiàn)，所以可先測繪等位線，然后根據(jù)電場線與等位線正交的原理，畫出電力線。這樣就可由等位線的間距確定電力線的疏密和指向，將抽象的電場形象地反映出來。－－－－－－－－++

同軸電纜的電場分布

點電荷的電場分布

實驗原理實驗原理實驗原理

靜電場和穩(wěn)恒電流場雖是兩個截然不同的電場，但可以用穩(wěn)恒電流場中的電位分布來模擬靜電場的電位分布。對于均勻帶電的長直同軸柱面的靜電場可以用圓片形金屬電極A和圓環(huán)金屬電極B所形成的電流場來描繪。rR0同軸電纜的靜電場

距中心r處電場強度為實驗原理實驗原理rR0V0r+drAB導電玻璃和電極產(chǎn)生的電流場

半徑為r處的電場強度為顯而易見，穩(wěn)恒電流場Er′與靜電場E的分布也是相同的即可以用穩(wěn)恒電流場來模擬靜電場實驗內(nèi)容及實驗步驟實驗內(nèi)容及步驟、描繪同軸電纜的靜電場分布

a

bV+-10.00Vr探針記錄針1、如上圖所示連接線路；2、接通10.00V電源，在上層板上固定一張白紙；3、測4條等勢線(1.00V，3.00V，5.00V，7.00V)，每條等勢線測出8個均勻分布的點；4、作出等勢線，根據(jù)電場線與等勢線正交的原理作出八根電力線。實驗步驟描繪同軸電纜電場數(shù)據(jù)處理要求：1）在坐標紙上描繪同軸電纜的靜電場分布；2）填寫數(shù)據(jù)表；3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)在坐標紙上作出實驗步驟描繪同軸電纜電場~1.00V3.00V5.00V7.00VD同軸電纜的靜電場分布實驗內(nèi)容及步驟二、描繪兩平行導線的電場分布

B白紙10.00VV+-A探針描繪點電荷電場記錄針1、將電場描繪儀倒一方向，如上圖所示連接線路；2、同上測量2.00、3.00、5.00、7.00、8.00V等位點，并畫等位線圖；3、在電極A、B之間測5條等勢線（分別按2.00、3.00、

5.00、7.00、8.00V

選?。織l等勢線要求至少記錄5個點；4、作出平滑的等勢線，根據(jù)電場線與等勢線正交的原理作出電力線。描繪點電荷電場實驗步驟5.00V3.00V2.00V8.00V7.00V兩點電荷的電場分布思考題思考題1.用電流場模擬靜電場的理論依據(jù)和條件是什么？2.等勢線