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1、用模拟法测绘静电场实验报告! 篇一：广工用模拟法测绘静电场试验 篇二：模拟法测绘静电场试验4 模拟法测绘静电场试验报告 【摘要】 随着静电应用、静电防护和静电现象探讨的日益深化，常须要确定带电体四周的电场分布状况.用计算方法求解静电场的分布一般比较困难和困难，一般很难写出他们在空间的数学表达式，而且，干脆测量静电场须要困难的设备，对测量技术的要求也高，因此，通常采纳试验方法-模拟法来探讨和测量静电场. 即用稳恒电流场模拟静电场进行测量，通过本试验希望学习用模拟方法来测绘具有相同数学形式的物理场，加深对各物理场概念的理解并复习最小二乘法处理试验数据的方法。 【关键字】 模拟法 最小二乘法静电场M
2、athematica 【引言】 电场强度和电位是描述静电场的两个主要的物理量，为了形象地描述电场中场强和电位的分布状况，人们人为地用电力线和等势面来进行描述。但任一带电体在空间形成的静电场的分布，即电场强度和电位的分布状况很难测量，通常采纳试验方法来探讨。本试验采纳模拟法测量，希望较精确模拟静电场分布状况。 【正文】 1试验原理：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 静电场：依据理论计算，A、B两电极间半径为r处的电场Ra 电势为：V?VARlnb aln 稳恒电流场：在电极A、B间用匀称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
3、A匀称辐射状地流向电极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相同的。由于稳恒电流场和静电场具有这种等效性，因此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试验内容与步骤： 定性探讨无限长同轴圆柱间的电势分布。 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拟电极。 接好电路。 接通电源，开关指向“电压输出”位置。调整使AB两电极间的电压为沟通10V，保持不变。 移动探针，在A电极旁边找出电势为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。 移动探
4、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。 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： - (5)同1中的。 量出各条等势线的坐标r，并分别求其平均值。 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： ： 篇三：用模拟法测绘静电场试验报告! 用<模拟法测绘静电场>试验报告 【试验目的】 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 【试验仪器】 双层静电场测试仪、模拟装置。 试验原理 【试验原理】 1、静电场的描述 电
5、场强度E是一个矢量。因此，在电场的计算或测试中往往是先探讨电位的分布状况，因为电位是标量。我们可以先测得等位面，再依据电力线与等位面到处正交的特点，作出电力线，整个电场的分布就可以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、试验中的困难 试验上想利用磁电式电压表干脆测定静电场的电位，是不行能的，因为任何磁电式电表都须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改变。
6、人们在实践中发觉，有些测量在实际状况下难于进行时，可以通过肯定的方法，模拟实际状况而进行测量，这种方法称为“模拟法”。 3、模拟法理由 两场听从的规律的数学形式相同,如又满意相同的边界条件,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) ?D?E?D?dS?0?E?dl?0? ?U?bE?dl?aba ? ?j?E?j?dS?0?E?dl?0?U?bE?dl?aba 4、探讨同轴圆柱面的电场、电势分布 静电场 依据理论计算，A、B两电极间半径为r处的电场强度大小为 E? ? 2?0r A、B两电极间任一半径为r的柱面的电
7、势为 1 b V?VA blna ln 稳恒电流场 在电极A、B间用匀称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匀称辐射状地流向电极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? VA blna ln 图1、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相同的。由于稳恒电流场和静电场具有这种等效性，因此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。 试验内容 1、 测量无限长同轴圆柱间的电势分布。 在测试仪上层板上放定一张坐标记录纸，下层
8、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。 按图17-5接好电路。调整探针，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。 接通电源，K2扳向“电压输出”位置。调整沟通输出电压，使AB两电极间的电压为沟通12V，保持不变。 将沟通毫伏表与下探针连接。移动探针，在A电极旁边找出电势为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7个，扎孔为记。 移动探针，在A电极四周找出电势分别为8V，6V，4V，2V的各8个等势点，方法如步骤。 分别用8个等势点连成等势线，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
9、平均值。 用游标卡尺分别测出电极A和B的直径2a和2b 。 按式计算各相应坐标r处的电势的理论值V理，并与试验值比较，计算一百零一分差。 2、测量聚焦电极的电势分布 分别测10.0V、9.0V、8.0V、7.0V、6.0V、5.0V、4.0V、3.0V、2 .0V、1.0V、0V等，一般先测5 .0V的等位点，因为这是电极的对称轴。 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 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 1.0
10、7 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、依据电力线垂直等位面,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并与理论值比较,求出其相对误差. rln(1) ?8.17(V)； r1?1.1cm；则V1?VA ln()b Ev? V实?V理 V理 ?101%?2.2% rln(1) ?6.31(V)； r2?1.5cm；则V2?VA ln()b Ev? V实?V理 V理 ?101%?5.0% 同上 3 结果分析： (1) 试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。
11、 (2) 等势面由人工拟合，因此半径的计算较粗糙，估计至少?r?0.2cm，分析对第一 组的影响， r V?r?V8.00.2 由V?VA知，?V?r?A?1.09V ar1.1?rlnlnlnbb2.1451.09Ev?101%?12% 8 ln 说明在确定数据点时，肯定要保证装置以及操作的稳定性，另外数据尽量多，以削减试验值的波动性。 4 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页