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文档介绍:Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
用模拟法测绘静电场实验报告
用<模拟法测绘静电场>实验报告
【实验目的】
懂得模拟实 验法的适 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
用模拟法测绘静电场实验报告
用<模拟法测绘静电场>实验报告
【实验目的】
懂得模拟实 验法的适用条件。
对于给定的电极,能用模拟法求出其电场分布。
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、模拟装置(同轴电缆和电子枪聚焦电极)。
[实验原理]
【实验原理】
1、静电场的描述
电场强度E是一个矢量。因此,在电场的计算或测试中往往是先研究电位的分布情况,因为电位是标量。我们可以先测得等位面,再根据电力线与等位面处处正交的特点,作出电力线,整个电场的分布就可以用几何图形清楚地表示出来了。有了电位U值的分布,由
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接测定静电场的电位,是不可能的,因为任何磁电式电表都需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,势必使电场发生严重畸变;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。人们在实践中发现,有些测量在实际情况下难于进行时,可以通过一定的方法,模拟实际情况而进行测量,这种方法称为“模拟法”。
3、模拟法理由
两场服从的规律的数学形式相同,如又满足相同的边界条件,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)
4、讨论同轴圆柱面的电场、电势分布
(1)静电场
根据理论计算,A、B两电极间半径为r处的电场强度大小为
A、B两电极间任一半径为r的柱面的电势为
(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
式中E′为不良导体内的电场强度,ρ为不良导体的电阻率。
半径为r的圆柱面的电势为
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。
[实验内容]
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拟电极。加自来水填充在电极间。
(2)按图17-5接好电路。调节探针,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。
(3)接通电源,K2扳向“电压输出”位置。调节交流输出电压,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

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