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1、用模拟法描绘静电场广东技术师范学院实验报告学院：机电学院专业：汽车工程班级：07汽2成绩：姓名：钟紫燕学号：15组别：组员：实验地点：实验日期：9月22日指导老师签名：实验十项目名称：用模拟法描绘静电场一、实验目的与要求1、了解模拟法描绘静电场的理论根据。2、学会用模拟法研究静电场，在导电纸上描绘静电场分布的方法。3、描绘几种静电场的等位线，根据等位线画出电场线。4、加深对电场线，稳恒电流场的了解。二、实验类型验证型三、实验原理及讲明1、模拟法描绘静电场的理论根据模拟法描绘静电场的理论根据是由于静电场与稳恒电流场这两种场所遵循的物理规律具有完全一样的数学形式。表10.1所示为静电场与稳恒电流场
2、所遵循的物理规律。比拟両组方程可知，D,E,与J,E,成逐一对应关系。因此我们就可用相应的在导电介质中分布的电流场来模拟相应电介质中的静电场，当静电场中的导体与稳恒电流场中的电极形状一样，并且边界条件一样时，静电场在介质中的电位分布与稳恒电流场在介质中的电位分布完全一样，这就是模拟法描绘静电场的理论根据。表10.1静电场与稳恒电流场的数学方程2、同轴带电圆柱面电场的模拟设同轴带电圆柱面是“无限长的，内，外半径分别为R1,R2,电荷线密度为圆柱面间介质的介电系数为，如图10.1所示。若取外圆柱面的电位为零，则内圆柱面的电位就是两圆柱面间的电位差。在两圆柱面间任一点r的电位是比拟上两式，可得设计一
3、稳恒电流畅来模拟同轴带电圆柱面电场，要求：1设计的电极与带电圆柱面电极类似，尺寸可按比例并具有一样的边界条件，2导电介质上午电阻率比电极要大得多，且各向同性且均匀分布。当两电极间施加电压时，其中间构成一稳恒电流畅。设径向电流为，则电流密度为，这里导电介质厚度取。根据欧姆定理的微分形式可得显然电流场的形式与静电场一样，都是与r成反比，因而两极间电位差与式10.1一样，电位分布与式10.3一样。在本实验中，由10.3式可得等位线分布公式3、电场描绘方法在用模拟发描绘静电场的实际经过中，由于电场强度这个物理量较难测量，测定电位标量比测定场强矢量容易实现，所以我们先测定等电位线，然后根据等电位线与电场
4、线的正交关系，就能够描绘电场线分布图。一、描绘两个带电系统静电场的等位线和电场线1、取一点电荷和一条形电极板，接入电源。2、取两电极的电位差为10伏，分别记录2V,3V,4V,5V,6V的等位线各点的坐标。每条等位线至少取十个等电位点。3、将电位相等的点连成光滑的曲线即成为一条等位线。供描绘五条等位线。4、根据电场线与等位线的正交关系画出相应的电场线分布图。二、描绘同轴带电圆柱面电极间的等位线个电场线1、取同轴带电圆形面电极板，接入电源。2、取电位差V=10V，记录v=1v，、2v、3v的等位线的各点的坐标。每条等位线至少取10个等位四按。3、分别描绘各等位线和电场线。4、用10.4式的理论公
5、式计算各条等位线的半径r，与记录的坐标相比拟。并求相对误差。六、实验数据处理与分析表10.2七、预习与考虑题1、用稳恒电流场模拟静电场的理论根据是什么？模拟法描绘静电场的理论根据是由于静电场与稳恒电流场这两种场所遵循的物理规律具有完全一样的数学形式。表10.1所示为静电场与稳恒电流场所遵循的物理规律。比拟両组方程可知，D,E,与J,E,成逐一对应关系。因此我们就可用相应的在导电介质中分布的电流场来模拟相应电介质中的静电场，当静电场中的导体与稳恒电流场中的电极形状一样，并且边界条件一样时，静电场在介质中的电位分布与稳恒电流场在介质中的电位分布完全一样，这就是模拟法描绘静电场的理论根据。3、电场线与等位线有何关系？电场线起于何处？止于何处？电场线与等位线有正交关系。电场线起于正电荷，止于负电荷。