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文檔簡介

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、同心圓電極產生的穩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生的靜電場。

構造一個與研究對象的物理過程或現象相似的模型，通過對該模型的測試實現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，所以可先測繪等位線，然后根據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

靜電場和穩恒電流場雖是兩個截然不同的電場，但可以用穩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導電玻璃和電極產生的電流場

半徑為r處的電場強度為顯而易見，穩恒電流場Er′與靜電場E的分布也是相同的即可以用穩恒電流場來模擬靜電場實驗內容及實驗步驟實驗內容及步驟、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據處理要求：1）在坐標紙上描繪同軸電纜的靜電場分布；2）填寫數據表；3）根據表格數據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

選取），每條等勢線要求至少記錄5個點；4、作出平滑的等勢線，根據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和條件是什么？2.等勢線

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