《用模拟法测绘静电场实验报告!!_2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用模拟法测绘静电场实验报告!!_2.docx（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、用模拟法测绘静电场实验报告!用实验报告【实验目的】1懂得模拟实验法的适用条件。2对于给定的电极，能用模拟法求出其电场分布。3加深对电场强度和电势概念的理解【实验仪器】双层静电场测试仪、模拟装置同轴电缆和电子枪聚焦电极。实验原理【实验原理】1、静电场的描绘电场强度E是一个矢量。因而，在电场的计算或测试中往往是先研究电位的分布情况，由于电位是标量。我们能够先测得等位面，再根据电力线与等位面处处正交的特点，作出电力线，整个电场的分布就能够用几何图形清楚地表示出来了。有了电位U值的分布，由EU便可求出E的大小和方向，整个电场就算确定了。2、实验中的困难实验上想利用磁电式电压表直接测定静电场的电位，是不
2、可能的，由于任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转，而静电场是无电流的。再则任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻，若在静电场中引入电表，势必使电场发生严重畸变；同时，电表或其它探测器置于电场中，要引起静电感应，使原场源电荷的分布发生变化。人们在实践中发现，有些测量在实际情况下难于进行时，能够通过一定的方法，模拟实际情况而进行测量，这种方法称为“模拟法。3、模拟法理由两场服从的规律的数学形式一样,如又知足一样的边界条件,则电场、电位分布完全相类似，所以可用电流场模拟静电场。这种模拟属于数学模拟。静电场无电荷区稳恒电流场无电流区 (2)稳恒电流场在电极A、B间用均匀的不良导体(如导电纸、稀
3、硫酸铜溶液或自来水等)连接或填充时，接上电源(设输出电压为VA)后，不良导体中就产生了从电极A均匀辐射状地流向电极B的电流。电流密度为式中E为不良导体内的电场强度，p为不良导体的电阻率。半径为r的圆柱面的电势为I-InVVAfln-aDdS0Edl0-UabEdlajEjdS0dl0bEdlaUab4、讨论同轴圆柱面的电场、电势分布(1)静电场根据理论计算，A、B两电极间半径为r处的电场强度大小为2orAB两电极间任一半径为r的柱面的电势为吐VAIn-a结论：稳恒电流场与静电场的电势分布是一样的。由于稳恒电流场和静电场具有这种等效性,因而要测绘静电场的分布，只要测绘相应的稳恒电流场的分布就行了
4、。实验内容1、测量无限长同轴圆柱间的电势分布。1在测试仪上层板上放定一张坐标记录纸，下层板上放置水槽式无限长同轴圆柱面电场模拟电极。加自来水填充在电极间。2按图17-5接好电路。调节探针，使下探针浸入自来水中，触及水槽底部，上探针与坐标纸有1-2mm的距离。3接通电源，K2扳向“电压输出位置。调节沟通输出电压，使AB两电极间的电压为沟通12V，保持不变。4将沟通毫伏表与下探针连接。移动探针，在A电极附近找出电势为10V的点，用上探针在坐标纸上扎孔为记。同理再在A周围找出电势为10V的等势点7个，扎孔为记。5移动探针，在A电极周围找出电势分别为8V,6V,4V,2V的各8个等势点圆越大，应多找几
5、点，方法如步骤4。6分别用8个等势点连成等势线应是圆，确定圆心0的位置。量出各条等势线的坐标r，并分别求其平均值。7用游标卡尺分别测出电极A和B的直径2a和2b。8按式174计算各相应坐标r处的电势的理论值V理，并与实验值比拟，计算百分差。图2、不良导体圆柱面电势分布图1、同轴圆柱面的电场分布2、测量聚焦电极的电势分布选做分别测、2.0V、0V等，一般先测5.0V的等位点，由于这是电极的对称轴。步骤同上数据记录模拟电场分布测试数据VA=2a=2b=V理(V)r(cm)1.11.502.153.58V理8.173.12V实V理(%)2.1%4.9%3.4%3.8%6.5%V理处理：1用圆规和曲线
6、板绘出园柱形同轴电缆电场等位线注意电极的位置.2、根据电力线垂直等位面，绘出电力线.砒)(2)a1.5cm；则V2VA6.31V)；ln(a)3、在圆柱形电缆电场分布图上量出各等位线的半径,计算V并与理论值比拟，求出其相对误1.1cm；则V8.17(V)；100%2.2%Ev100%5.0%Ev (3)(4)(5)同上结果分析:(1)实验误差主要由电源电压的输入阻抗引起，输入阻抗越大，误差越小，结果越好。(2)等势面由人工拟合，因而半径的计算较粗糙，估计至少组的影响,讲明在确定数据点时，一定要保证装置以及操作的稳定性，另外数据尽量多，以减少实验值的波动性。r0.2cm，分析对第一ln-由VVA知，lnabEv109100%812%VAln-b8.0,0.406In2.14501.09V1.1