《用模拟法测绘静电场实验报告!![精选].doc》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!![精选].doc（7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、此材料由网络搜集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。材料共分享，我们负责传递知识。用模仿法测绘静电场实验报告!篇一：广工用模仿法测绘静电场实验报告 篇二：模仿法测绘静电场实验报告4 模仿法测绘静电场实验报告 【摘要】 随着静电应用、静电防护和静电现象研究的日益深化，常需要确定带电体四周的电场分布情况.用计算方法求解静电场的分布一般比拟复杂和困难，一般非常难写出他们在空间的数学表达式，而且，直截了当测量静电场需要复杂的设备，对测量技术的要求也高，因而，通常采纳实验方法-模仿法来研究和测量静电场. 即用稳恒电流场模仿静电场进展测量，通过本实验希望学惯用模仿方法来测绘具有一样数学方式的物理场，加深对
2、各物理场概念的理解并复习最小二乘法处理实验数据的方法。 【关键字】 模仿法 最小二乘法静电场Mathematica 【引言】 电场强度和电位是描绘静电场的两个主要的物理量，为了形象地描绘电场中场强和电位的分布情况，人们人为地用电力线和等势面来进展描绘。但任一带电体在空间构成的静电场的分布，即电场强度和电位的分布情况非常难测量，通常采纳实验方法来研究。本实验采纳模仿法测量，希望较精确模仿静电场分布情况。 【正文】 1实验原理：同轴圆柱面的电场、电势分布图1、同轴圆柱面的静电场分布 图2、稳恒电流的电场分布（1）静电场：依照理论计算，A、B两电极间半径为r处的电场Ra 电势为：V?VARlnb a
3、ln （2）稳恒电流场：在电极A、B间用均匀的不良导体连接或填充时，接上电源后，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。半径为rRb 的圆柱面的电势为：V?VAlnb aln 稳恒电流场与静电场的电势分布的数学表达式是一样的。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。 2实验内容与步骤： 定性研究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，下层板上放置同轴圆柱面电场模仿电极。 （2）接好电路。 （3）接通电源，开关指向“电压输出”位置。调理使AB两电极间的电压为交流10V，保持不变。 （4）挪
4、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四周找出电势为10V的等势点8-10个。 （5）挪动探针，在A电极四周找出电势分别为9V，7V，5V，3V,1V的各8-10个等势点（圆越大，应多找几点）。（6）分别把等势点连成等势线，确定圆心O的位置。 定量计算无限长同轴圆柱间的电势分布： （1）- (5)同1中的。 （6）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 。 3数据记录与处理：（最小二乘法）：篇三：用模仿法测绘静电场实验报告! 用实验报告 【实验目的】 1明白得模仿实 验法的适用条件。 2关于给定的
5、电极，能用模仿法求出其电场分布。 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、模仿装置（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，再依照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晰地表示出来了。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、实验中的困难 实验上想利用磁电式电压表直截了当测定静电场的电位，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
6、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，假设在静电场中引入电表，势必使电场发生严峻畸变；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。人们在实践中发觉，有些测量在实际情况下难于进展时，能够通过一定的方法，模仿实际情况而进展测量，这种方法称为“模仿法”。 3、模仿法理由 两场服从的规律的数学方式一样,如又满足一样的边界条件,则电场、电位分布完全相类似，因而可用电流场模仿静电场。这种模仿属于数学模仿。 静电场(无电荷区) 稳恒电流场(无电流区) ?D?E?D?dS?0?E?dl?0? ?U?bE?dl?aba ? ?j?E?j?dS?0?E?
7、dl?0?U?bE?dl?aba 4、讨论同轴圆柱面的电场、电势分布 （1）静电场 依照理论计算，A、B两电极间半径为r处的电场强度大小为 E? ? 2?0r A、B两电极间任一半径为r的柱面的电势为 1b V?VA blna ln （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 b V?VAblna ln 图1、同轴圆柱面的电场分布 图2、不良导体圆
8、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 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仿电极。加自来水填充在电极间。 （2）按图17-5接好电路。调理探针，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的间隔。 （3）接通电源，K2扳向“电压输出”位置。调理交流输出电压，使AB两电极间的电压为交流12V，保持不变。 （4）将交流毫伏表与下探针连接。挪动探针，在A电极附近找出
9、电势为10V的点，用上探针在坐标纸上扎孔为记。同理再在A四周找出电势为10V的等势点7个，扎孔为记。 （5）挪动探针，在A电极四周找出电势分别为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 2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。 2、测量聚焦电极的电势分布（选做） 分别测10.0V、9.0V、8.0V、7.0V、6.0V、5.0V、4.0V、3.0V
10、、2 .0V、1.0V、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 模仿电场分布测试数据 V理(V) r(cm) V理 10.0 ？ ？ 8.0 11 817 21% 6.0 150 6.31 49% 4.0 215 4.14 34% 3.0 2.55 312 38% 2.0 ？ ？ ？ 1.0 358 1.07 65% V实?V理 V理 (%) ？ 处理： 1、用圆规和曲线板绘出园柱形同轴电缆电场等位线(留意电极的位置). 2、依照电力线垂直等位面,绘出电力线. 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,求出其相对误差. rln
11、(1) ?8.17(V)； （1）r1?1.1cm；则V1?VA ln()b Ev? V实?V理 V理 ?100%?2.2% rln(1) ?6.31(V)； （2）r2?1.5cm；则V2?VA ln()b Ev? V实?V理 V理 ?100%?5.0% （3）（4）（5）同上 3 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，可能至少?r?0.2cm，分析对第一 组的妨碍， r V?r?V8.00.2 由V?VA知，?V?r?A?1.09V ar1.1?rlnlnlnbb2.1451.09Ev?100%?12% 8 ln 说明在确定数据点时，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。 47