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1、模拟法测绘静电场H32.5.1同轴电缆及其静电场分布如图2.5.1a所示，在真空中有一半径为n的长圆柱形导体*和一个内径为“的长圆筒形导体5它们同轴放置，分別带等量异号电荷。由对称性可知，在垂直于轴线的任一个截而S内，都有均匀分布的辐射状电力线，这是一个与轴向坐标无关而与径向坐标有关的二维场。取二维场中电场强度E平行于xy平而，则其等位而为一簇同轴圆柱而。因而，只需研究任一垂直横截面上的电场分布即可。距轴心0半径为r处见图2.5.1b的各点电场强度为E=-r.2碣r式中，人为月或刃的电荷线密度。其电位为Ur=UT；Edr=U-一In2矶q若卢几时炉妒0,则有2矶1毗,/為代入式2.5.1得U=
2、U响r%讥距中心2?处电场强度为E贬山血14若上述圆柱形导体A与圆简形导体万之间不是真空，而是均匀地充满了一种电导率为的不良导体，且川和万分别与直流电源的正负极相连见图2.5.2,则在小万间将构成径向(2.5.1)(2.5.2)(2.5.3)lb)图25.2同轴电缆的模拟模型电流，建立起一个稳恒电流场E；能够证实不良导体中的稳恒电流场；与原真空中的静电场&是一样的。取髙度为r的圆柱形同轴不良导体片来研究。设材料的电阻率为PP=l/af则从半径为r的圆周到半径为卅必的圆周之间的不良导体薄块的电阻为dR=32加r半径2?到冯之间的圆柱片电阻为2兀tr2兀tr由此可知，半径二到片之间圆柱片的电阻为若
3、设厶口.则径向电流为=亠_2吨Rra距中心r处的电位为(2.5.4)则稳恒电流场为E；_Ua1可见式2?5.4与S(2.5.5)2.5.2具有一样形式，讲明稳恒电流场与静电场的电位分布函式数完全一样，即柱而之间的电位G与ir均为直线关系，并且瓦即相对电位仅是坐标的函数，与电场电位的绝对值无关。显而易见，稳恒电流场与静电场E的分布也是一样的。三、模拟条件用稳恒电流场模拟静电场的条件能够归纳为下列三点。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一样：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，并知足。电Q*帧才能保证电流场中的电极良导体的表而也近似是一个等位而。实验内容
4、、熟悉仪器熟悉电极架、同步探针、描绘仪电源等仪器的使用方法。详见上节。二、测量1.取点状水槽电极放入电极架下层，接通电源。2.令同步探针的下探针分别与水槽电极的两极接触，观察电压指示的变化。旋转电压调节旋钮，使两极间的电位差为12V,找出2V、4V、6V、8V、10V电压值对应的等位点。每个设泄电压值的等位点至少取10个点。3.将电位相等的点连成光滑曲线即成为一条等位线。4.将水槽电极改为同心圆水槽电极，换另一张坐标纸。重复2、3,画等位线。5.将水槽电极改为聚焦水槽电极，换另一张坐标纸。重复2、3,画等位线。三、画图1?标岀每条等位线代表的电压值，写图名。2.根据电场线与等位线正交的关系，画岀电场线。注意事项1.两电极间的电压调为12V后，测量经过中要保持不变。2.水槽电极放置时位置要端正、水平，避免等位线失真。3.使用同步探针时，应轻移轻放，避免变形，以致上、下探针不同步。测量时，应轻轻正按上探针按钮，使探测点与描绘点对应。4.实验结束后，将水槽中的水倒掉并将其倒扣放置，避免电极氧化生锈。注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，等待你的好评与关注！