文档介绍：【实验目的】。、电位概念的理解。。【实验原理】构造一个与研究对象的物理过程或现象相似的模型,通过对该模型的测试实现对研究对象进行研究和测量,这种方法称为“模拟法”。本实验用点状电极、同心圆电极产生的稳恒电流场分别模拟两点电荷、同轴柱面带电体形状的带电体产生的静电场。对于静电场,电场强度在无源区域内满足以下积分关系0sd? ???E s0ld? ???E l对于稳恒电流场,电流密度矢量J在无源区域内也满足类似的积分关系0sd? ???J s0ld? ???J l一、模拟的理论依据引入电位U,则电场强度;电场强度矢量E和电流密度都遵从高斯定理。E U???若稳恒电流场空间均匀充满了电导率为σ的不良导体,不良导体内的电场强度E ′与电流密度矢量J之间遵循欧姆定律:??J = E二、模拟长同轴圆柱形电缆的静电场以同轴圆柱形电缆的静电场和相应的模拟场——稳恒电流场来讨论这种等效性。距轴心O半径为r处的各点电场强度为02 r???0E = r电位为:0ln2arr a ararU U d Ur???? ?????E r若r=rb时Ur=Ub=0,则有02 ln( )ab aUr r????代入得ln( )ln( )br ab ar rU Ur r?距中心r处电场强度为1lnarrbaUdUErdr rr?? ?建立起一个稳恒电流场Er′。可以证明不良导体中的稳恒电流场Er′与原真空中的静电场是相同的Er。设材料的电阻率为ρ(ρ=1/σ),则从半径为r的圆周到半径为r+dr的圆周之间的不良导体薄块的电阻为2drdRt r???半径r到rb之间的圆柱片电阻为ln2 2bbrbrrrrdrRt r t r? ?? ?? ??由此可知,半径ra到rb之间圆柱片的电阻为ln2a bbr rarRt r???若设Ub=0,则径向电流为2lna ba abr raU tUIrRr??? ?距中心r处的电位为ln( )ln( )bbr rr ab ar rU IR Ur r? ?则稳恒电流场Er′为1lnarrbaUdUErdr rr???? ?显而易见,稳恒电流场Er′与静电场E的分布也是相同的r rrdU dUE Edr dr???? ???三、模拟条件用稳恒电流场模拟静电场的条件可以归纳为下列三点:(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相同;(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,并满足σ电极>>σ导电质才能保证电流场中的电极(良导体)的表面也近似是一个等位面;(3)模拟所用电极系统与被模拟静电场的边界条件相同。