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1、静电场的描绘实验报告篇一：静电场的模拟与描绘实验报告用模拟法测绘静电场实验报告【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、jdy型静电场描绘电源。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e?u便可求出e的大小和方向，整个电场就算确定了。
2、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
3、(无电流区)?d?e?d?ds?0?e?dl?0?b?uab?e?dl?a?j?e?j?ds?e?dl?b?uab?a?0?0?e?dl4、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e?2?0ra、b两电极间任一半径为r的柱面的电势为lnv?valnbba2稳恒电流场在电极a、b间用均匀的不良导体如导电纸、稀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?e?j?式中e为不良导体内的电场强度，为不良导体的电阻率。半径为r的圆柱面的电势为lnv?valnbrba图1
4、、同轴圆柱面的电场分布图2、不良导体圆柱面电势分布结论：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。实验内容与步骤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移动探针，在a电极附近找出电势为10v的点，用上探针在坐
5、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o的位置。量出各条等势线的坐标r不一定都相等，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。9根据等势线与电力线互相正交的特点，在等势线图上添置电力线，成为一张完好的两无限长带等量异号电荷同轴圆柱面的静电场分布图。10以l为横坐标，v实为纵坐标，做v实-l曲线，并与v理-l曲线比拟2、测量
6、聚焦电极的电势分布选做分别测10.00v、9.00v、8.00v、7.00v、6.00v、5.00v、4.00v、3.00v、2.00v、1.00v、0.00v等，一般先测5.00v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v理(v)r(cm)v理v理(%)8.0011081721%6.001506.3149%4.002154.1434%3.002.5531238%2.00？1.003581.0765%处理：1、用圆规和曲线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.贴图1：同轴圆柱体贴图2：聚焦电极3、在圆柱形电缆电场分布
7、图上量出各等位线的半径,计算v并与理论值比拟,求出其相对误差.rln(1)?8.17(v)；1r1?1.10cm；则v1?vaaln()bev?v实?v理v理?100%?2.2%rln(1)?6.31(v)；2r2?1.50cm；则v2?vaaln()bev?v实?v理v理?100%?5.0%3要详细计算4要详细计算5要详细计算结果分析：1由图中能够看出实际测量值都在理论值的下方，讲明实验的误差主要来自系统误差。本次测量中误差最小为2.1%，最大为6.5%，超出了仪器的精度1%，以为系统误差在操作中某实验条件未符合时引入的，并且半径越小的地方误差越大。这充分讲明实验中要保证水槽的水介质要均匀分
8、布，并且描绘的等势点不能太少，否则半径会引入较大的误差。2等势面由人工拟合，因而半径的计算较粗糙，估计至少?r?0.2cm，分析对第一组的影响，8.00.2知，?v?v?r?va?r?1.09var0.4061.1a?rlnlnlnb2.145b1.09ev?100%?12%8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lnr由v?va篇二：物理实验-静电场的描绘-实验报告班级_信工c班_组别_d_姓名_李铃_学号_1111000048_日期_2021.4.17_指导老师_刘丽峰_【实验题目】_静电场的描绘【实验目的】1、了解静电场模拟的根据；2、学会用模拟
9、法描绘静电场；3、测绘静电场的等位线、电力线。【实验仪器】hld-dz-iv型静电场描绘仪包括双层电极架、同步探针、稳压电源和数字电压表，2张16开白纸【实验原理】电场强度是矢量，而电位分布是标量，在测量上要简便些，但是直接测量静电场的电位分布是很困难的。由于静电场中无电流，而任何磁电式电表都需要有电流流过才能偏转，除非用静电式仪表测量；再则测量仪表本身总是导体或电介质，与其相连的探针是良导体，一旦把它们引人静电场中，原静电场将发生强烈改变。因而采用稳恒电流场模拟静电场，来研究、测量静电场的分布。1.用稳恒电流场模拟静电场模拟法要求两个类比的物理现象遵从的物理规律具有类似的数学表达式。由电磁学
10、理论可知，对一稳恒电流场有，对一静电场在无源区域内则有。比拟以上两个方程式可知,两个场的物理量所遵从的物理规律具有一样的数学式。静电场中导体外表为等位面，而电流场中电极通常由良导体制成，同一电极上各点电位相等，所以两个场用电位表示的边界条件也一样，则两个场的解也一样可能相差一个常数。因此能够用稳恒电流场来模拟静电场，通过测量稳恒电流场的电位分布来求得所模拟静电场分布。这种利用几何形状和物理规律在形式上类似的，把不便于直接测量的量在类似条件下间接实现的方法为模拟法。1.长同轴带电圆柱体间电场分布两无限长同轴圆柱和圆筒各带等量异号电荷，置于真空中，图6.1是这对电极的中间有限部分，我们如今只研究这
11、有限部分电极间的静电场。由高斯定理能够推导出：6-1式中u0为圆柱a的电位，ur为距轴心r处的电位。推导中令ua=u0，ub=0。由6-1式可得出：1.此部分空间静电场的等位面是一系列同轴圆柱面；2.在垂直于轴线的任一截面内，等位线为一系列同心圆；3.这一系列同心圆等位线的分布由ur和r决定，而ur与lnr为线性关系。4.模拟模型及仪器描绘用恒流场模拟静电场进行测量，需要根据电极形状的不同制成不同的模拟模型，且模拟法的使用有一定条件限制：1.模拟电极形状、位置应与被模拟的静电场的带电体一样；线已接到支架的外接线柱上；支架上层放坐标纸。同步探针的上下探针分别与坐标纸和导电微晶接触，并处于同一铅垂
12、线上，两探针的轨迹形状一样。当两电极间加上电压u0后，电极板上将有轴对称的径向电流流过，极间构成一簇同心圆等位线。右手移动探针座，左手让下探针在电极板缓慢移动，同时观察电压表读数，当读数到达所需的值时，右手不动，左手食指轻按上探针的揿钮在坐标纸上同步地打出相应的一个等位点。按同样的方法得到与这一电位值对应的一系列等电位点，连接这些点就构成一条等位线。描绘仪提供加在电极两端所需的电压值，选择开关扳向“内侧，电压表指示仪器输出的电压值。同时电压表还能指示下探针所测导电微晶上某点的电位值选择开关扳向“外侧。【实验内容】一、测绘同轴圆柱体的电场分布1将复写纸和坐标纸放置在上层支架板上，并用橡皮磁条压紧
13、。2按图6.5连接电路，并使探针头置于导电微晶上。3开启电源开关，将内外选择开关扳向“内侧，旋转“电压调节旋钮使电压表指示为8v或0v。4将选择开关扳向“外侧，寻找等位点。平移同步探针底座使电压表读数分别为1.00v、2.00v、3.00v、4.00v、5.00v、6.00v、7.00v时，轻轻按下上探针在坐标纸上打出一个点。每条等位线至少要测5个以上的等位点，且均匀分布在不同方位上。5取下坐标纸，由一组等位点找出圆心依次画出各等位线，并标明每一条等位线的电位6以为横坐标，ur为纵坐标，绘出ur曲线，看能否为直线，以验证式1的正确性。注意：1测等位点时，在曲线曲率变化较大或两条曲线靠近处，测量记录点应获得密一些。2在坐标纸上打点记录时，不要按连接上探针的钢板，只需轻轻按下上探针的揿钮。打点不要用力太大，能在纸上打出一个清楚的小点即可。3测量中，支架上层坐标纸千万不要移动。【原始数据】篇三：静电场描绘的实验报告模板梧州学院学生实验报告成绩：指导老师：专业：班别：实验时间：实验人：学号：同组实验人：12