用模擬法描繪靜電場

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（下）施洋老師實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)用模擬法描繪靜電場的原理和方法；2.加深對(duì)電場強(qiáng)度和電場線、電位等概念的理解；3.描繪同軸圓柱體和兩平行導(dǎo)線的電場分布情況。

實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器專用電源探針電場描繪儀實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)用點(diǎn)狀電極、同心圓電極產(chǎn)生的穩(wěn)恒電流場分別模擬兩點(diǎn)電荷、同軸柱面帶電體形狀的帶電體產(chǎn)生的靜電場。

構(gòu)造一個(gè)與研究對(duì)象的物理過程或現(xiàn)象相似的模型，通過對(duì)該模型的測試實(shí)現(xiàn)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行研究和測量，這種方法稱為“模擬法”。

靜電場的測繪方法

電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于電位梯度，方向指向電位降落的方向?？紤]到E是矢量，而電位U是標(biāo)量，從實(shí)驗(yàn)測量來講，測定電位比測定場強(qiáng)容易實(shí)現(xiàn)，所以可先測繪等位線，然后根據(jù)電場線與等位線正交的原理，畫出電力線。這樣就可由等位線的間距確定電力線的疏密和指向，將抽象的電場形象地反映出來。－－－－－－－－++

同軸電纜的電場分布

點(diǎn)電荷的電場分布

實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理

靜電場和穩(wěn)恒電流場雖是兩個(gè)截然不同的電場，但可以用穩(wěn)恒電流場中的電位分布來模擬靜電場的電位分布。對(duì)于均勻帶電的長直同軸柱面的靜電場可以用圓片形金屬電極A和圓環(huán)金屬電極B所形成的電流場來描繪。rR0同軸電纜的靜電場

距中心r處電場強(qiáng)度為實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理rR0V0r+drAB導(dǎo)電玻璃和電極產(chǎn)生的電流場

半徑為r處的電場強(qiáng)度為顯而易見，穩(wěn)恒電流場Er′與靜電場E的分布也是相同的即可以用穩(wěn)恒電流場來模擬靜電場實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟、描繪同軸電纜的靜電場分布

a

bV+-10.00Vr探針記錄針1、如上圖所示連接線路；2、接通10.00V電源，在上層板上固定一張白紙；3、測4條等勢線(1.00V，3.00V，5.00V，7.00V)，每條等勢線測出8個(gè)均勻分布的點(diǎn)；4、作出等勢線，根據(jù)電場線與等勢線正交的原理作出八根電力線。實(shí)驗(yàn)步驟描繪同軸電纜電場數(shù)據(jù)處理要求：1）在坐標(biāo)紙上描繪同軸電纜的靜電場分布；2）填寫數(shù)據(jù)表；3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作出實(shí)驗(yàn)步驟描繪同軸電纜電場~1.00V3.00V5.00V7.00VD同軸電纜的靜電場分布實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟二、描繪兩平行導(dǎo)線的電場分布

B白紙10.00VV+-A探針描繪點(diǎn)電荷電場記錄針1、將電場描繪儀倒一方向，如上圖所示連接線路；2、同上測量2.00、3.00、5.00、7.00、8.00V等位點(diǎn)，并畫等位線圖；3、在電極A、B之間測5條等勢線（分別按2.00、3.00、

5.00、7.00、8.00V

選?。?，每條等勢線要求至少記錄5個(gè)點(diǎn)；4、作出平滑的等勢線，根據(jù)電場線與等勢線正交的原理作出電力線。描繪點(diǎn)電荷電場實(shí)驗(yàn)步驟5.00V3.00V2.00V8.00V7.00V兩點(diǎn)電荷的電場分布思考題思考題1.用電流場模擬靜電場的理論依據(jù)和條件是什么？2.等勢線