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文档简介

用模拟法描绘静电场,大学物理实验中心,一、实验目的,1. 学习用模拟法描绘静电场的原理和方法； 2. 加深对电场强度和电场线、电位等概念的理解； 3. 描绘同轴圆柱形电缆横截面的电场分布情况。,二、实验原理,在一定条件下,这两种场可以用两组对应的物理量来描述，并且这两组物理量遵循着数学形式相同的物理规律。,长直同轴圆柱形电缆,导电玻璃和（同心圆） 电极构成的圆柱薄片,1. 思考：,2. 模拟条件,（1）稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同。,（2）稳恒电流场中的导电介质应是不良导体且电导率分布均匀，并满足电极导电质才能保证电流场中的电极（良导体）的表面也近似是一个等位面。,（3）模拟所用电极系统与被模拟静电场的边界条件相同。,3. 长直同轴圆柱形电缆,对于长同轴圆柱形电缆，距轴心O半径为r处的各点电场强度为：,内电极到距中心为r处的电位差Var为：,而内、外电极间：,4. 同形状的导电玻璃和同心圆电极构成的圆柱薄片,径向电流：,显而易见，稳恒电流场与静电场的电势 分布也是相同的 ；,即可以用稳恒电流场来模拟静电场。,可见，两者的电势分布相同。,5. 静电场的测绘方法,E是矢量，而电位U是标量，从实验测量来讲， 可先测绘等位线。,(3) 由等位线的间距确定电力线的疏密，将抽象的电 场形象地反映出来。,(2) 根据电力线与等位线正交的原理，画出电力线。,三、实验仪器,专用电源,探针,电场描绘仪,专用电源(前面板),四、实验内容及步骤,1. 描绘同轴电缆的静电场分布的接线图：,探针,记录针,(2) 校正 (内),(3) 测量 (外):,i、将白纸上的8条对称辐射线的中心，与内电极的中心对准，利用小磁条固定好白纸； ii、在白纸上描出7.00V、5.00V、3.00V和1.00V的等位点，每等位点不少于8个点(均匀分布) ； Iii、用圆规画出各等位点的等位线；根据电力线与等位线相互垂直的特点，画出电力线。,2. 实验步骤,(1) 准备一张白纸：八条对称辐射线,1.00V,3.00V,5.00V,7.00V,D,3. 数据处理,(1)有效数字 (2)四舍六入五凑偶 (3)要用圆规画圆 (4)点要用“”或其他符号标记 (5)内电极直径取2a=10.00mm (6)作图记录要保留,（1）测量过程中要保持两电极间的电压不变。 （2）实验时上下探针应保持在同一铅垂线上，否则会 使图形失真。 （
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