实验十一 静电场的描绘

实验十一

静电场的描绘带电导体（有时称电极）在空间形成的静电场，除极简单的情况外，大都不能求出其数学表达式，实际上，往往借助实验方法来测定；但是直接测量静电场也遇到很大的困难，一方面设备复杂，另一方面将探针伸入静电场时，探针上会产生感应电荷。这些感应电荷又产生电场，与原静电场叠加起来，导致原电场的显著畸变。为了解决上述问题，通常采用间接测定方法—模拟法。模拟法的特点是，仿造另一个电场（称模拟场），使它与原静电场完全一样。当用探针去测模拟场时，它不受干扰，因而可间接地测出被模拟的静电场。模拟法可用于电子管、示波管、电子显微镜等多种电子束管内部电极形状的研制工作。。4/17/20231【实验目的】1．测定静电场分布规律。2．学会用模拟法测量物理量。实验十一静电场的描绘4/17/20232【实验仪器】实验十一静电场的描绘稳压电源双层柱极静电场描绘仪双层聚焦场描绘仪双层探针检流计多用表（排除故障时用）4/17/20233【实验原理】如图所示，真空中有一个半径 R1

的长圆柱导体（电极）A和一个内半径 R2

的长圆筒导体（电极）B ，两者中心轴重合，设电极 A、B

电势分别为 VA=0（接地）和 VB=V0.各带等量异号电荷，两电极间存在静电场。我们只研究具有代表性的沿电极 A、B

长度方向的中间部分的静电场。实验十一静电场的描绘4/17/20234【实验内容】一、测绘长同轴圆柱面间的等势线（等位线）和电力线本实验采用双层式静电场实验装置，双探针移动时始终保持在同一铅垂线上，因此两个探针的移动轨迹是一样的，导电纸上的探针尖靠弹簧片的弹性和导电纸保持接触，而记录纸上方的探针平时不和记录纸接触。装置分上、下二层，上层板上放记录纸（方格纸），下层装有导电纸和电极。将电源输出调节到 6.00V 左右，使两极的电势差为 V0=6.00V，并测定之。两探针间接上检流计 G ，移动一个探针，使其与内电极 A

之间的电压为 1.00V，然后将其固定不动，轻缓地移动另一个探针，观察检流计 G ，当 G 指示为零时，即为等电势，轻轻按下记录纸上方的针尖，得到一个等势点。重复操作，可得到足够的等势点，因而可以在记录纸上得到一条清晰的电势 Vr=1.00V 的等势线。如法操作可以得到 Vr

为 2.00V、3.00V、4.00V、5.00V 等势线，然后作出电力线。实验十一静电场的描绘4/17/20235【实验内容】二、测绘静电聚集场的等势线和电力线静电聚集场实验装置由四块同样的金属块电极对称分布而成，电源电压调节到 10V .仿照前面的方法分别测绘出与负电极 A

之间的电势差为 5.00V、4.00V、3.00V、2.00V、1.00V 的等势线。根据对称性，可以画出另一半等势线，并且作出电力线，并注明方向。实验十一静电场的描绘4/17/20236【注意事项】1．移动探针时，务必使探针与导电纸紧密接触，但不能压得太紧，以免扎破导电纸，从而影响模拟场的分布。2．一个探针固定后，另一个探针应在等势线附近移动寻找等势点，否则明显偏离等势线时会产生过大的电流