实验七静电场的摸拟实验

《实验七静电场的摸拟实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、实验七静电场的摸拟实验实验目的：1了解模拟法测静电场分布的原理和方法，加深对各物理场概念的理2测绘实验室同轴园柱面形状带电体在空间的静电场分布.3学会画等势线和电场线，并确定空间任一点电场强度和方向.二实验仪器：GVZ—3型导电微晶静电场描绘仪实验仪器三实验原理：带电S或静止电荷在其周围空间产生静电场.稳恒电流场与静电场是两种不同性质的场，但两者在一定条件下具有相似的空间分布，直接测量电场有很大网难.在摸拟的条件上，保证电极形状一定，电极电位不变，空间介质均匀，在任何一个考察点，均有电位U稳恒=15静电或电场强度E稳恒=E静电.必须注意它的适用条件：1稳恒电流场的电极形状与被摸拟的静电场的

2、带电体几何形状相同；电流场中导电介质分布必须相当于静电场中的介质分布.2两场中导体表面应是等位面，要求导电介质是不良导体且电导率分布均匀，且a电极〉〉g导电质才能保证；3两者系统的边界条件相同.测定导电介质中电位吋，必须保证探测电极支路无电流通过.实验原理□1、静电场与稳恒电流场稳恒电流场与静电场是两种不同性质的场，但是它们两者在一定条件下具有相似的空间分布，即两种场遵守规律在形式上相似，都可以引入电位U,电场强度，都遵守高斯定律。^Edl=0稳恒电流场电荷守恒定律满足：Jsi•ds=0?li•dL=0i=o.Ei正比于电场强度E，o为电导率.同轴电缆的电场分布□2、电流场模拟静电场的条件

3、（1）稳恒电流场电极形状和静电场带电体的几何形状完全相同。（2）稳恒电流场的导电介质是不良导体且电导率分布均匀，且满足0电极>>0导电物质，才能保证电流场中电极的表面也近似是一个等势面。（3）模拟电极系统与被模拟的电极系统的边界条件相同。口3、同轴电缆的静电场半径为a的长圆柱导体A和内半径为b的长圆筒导体B,它们的中心轴重合。A和B分别带有等量异号电荷，它们之间充满介电系数为s的电介质。A带正电荷，B带负电荷。电场强度的方向是沿径向由A指向B,呈辐射状分布，等位面为一簇同轴圆柱面。□由对称性可知，在垂直于轴线的任一截面P内，电场分布情况都相同。在距离轴心半径处各点的电场强度为：又1（式中入

4、为电荷的线密度）其电位为：r171£u=uEdr=Uln-a令r=时，Ub=0，贝!J有"27T£a距中心r处的电势和电场强度为:=^nb-brEr=IndUdrIn□4.同轴电缆的稳恒电流场若A和B之间充满电阻率为p的不良导体，且A和B之间分别与直流电源的正极和负极相连，形成径向电流，建立一个稳恒电流场。我们取厚度为t的同轴圆柱片来研宄。⑷□距中心r处的电位为IRrfiInA稳恒电流场的电场强度为drIn稳恒电流场的电位、电场强度和静电场的电位、电场强度有相同的表达式，说明稳恒电流场和静电场的电位和电场强度分布相同。实验原理静电场可布片绘但分圆描位用来电以场的可流同场场电不电电的然静静成

5、截拟的形个模面所两来、王B是A极虽分-Jtt电场位同属流电直金电的长环Ifi中的圆詩场电和场流带A电电匀极恒均电稳于属用对金同轴电缆的静电场实验原理静电场和稳恒电流场虽是两个截然不同的电场，但可以用稳恒电流场中的电位分布来模拟静电场的电位分布。对于均匀带电的长直同轴柱面的静电场可以用圆片形金属电极A和圆环金属电极B所形成的电流场来描绘。距中心r处电场强度为实验原理电流场半径为r处的电场强度为导电微晶玻璃和电极产生的电流场dVr__dr~rln^显而易见，稳恒电流场与静电场E的分布也是相同的即可以用稳恒电流场来模拟静电场实验原理v<.导电玻璃和电极产生的电流场E'~~drrln^a半径为I•

6、处的电场强度为显而易见，稳恒电流场&与静电场£的分布也是相同的即可以用稳恒电流场来模拟静电场□5、静电场的绘制先测绘出等位线，再根据等位线与电力线处处垂直的关系，即可画出电场线。而电场线上任一点的切线方向就是该点电场强度的方向，（用箭头表示），电场线的疏密程度则代表了电场的强弱。静电场的测绘方法电场强度在数值上等于电位梯度，方向指向电位降落的方向考虑到E是矢量，而电位C7是标量，从实验测量来讲，测定电位比测定场强容易实现，所以可先测绘等位线，然后根据电场线与等位线正交的原理，画出电力线。这样就可由等位线的间距确定电力线的疏密和指向，将抽象的电场形象地反映出来。同轴电缆的电场分布点电荷的电场

7、分布四实验内容及步骤：1将导电微晶上内外两电极分别与直流稳压电源正负极连接，电压表正极与同步探针正极相连接.调节电压到10V.2将校正开关放在测量档，通电，相邻两等位线间的电位差为IV，从外向里测，共测4-6条等位线，每条等位线测定出八个均匀分布点.3先在同一直线方向测等势点（找8个点）用卡尺测出两极的边沿半径rb和螺丝顶大小ra=0.5cm,以每条等位线上各点到原点的平均距离为半径画出等位线的同心园簇.然后根据电力线与