用模拟法测绘静电场示范报告用模拟法测绘静电场示范报告

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1、模拟法测绘静电场实验示范报告【实验目的】1.理财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槪念的理解【实验仪器】JDY型双层挣电场测试仪.JDY型挣迫场描绘电断模拟装•置（同轴电缆和电子枪聚條电极九【实验原理】1、静电场的描述电场强度E是一个矢眾。因此，在电场的计算或测试屮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而处处正交的待点.作出电力线.整个电场的分布就可以用儿何图形消楚地农示出來了。有了电位〃值的分布，由E=-VU便可求出E的大小和方向.整个电场就算确定了。2、模拟法实验上想利用

2、磁电式电压表直接测定静电场的电位，是不可能的，因为任何滋电式电农都船要有电流通过才能偏转.而挣电场是无电流的。再则任何瑟电式电衣的内阳都远小于空气或真空的电阻.若在静电场中引入电表，势必使电场发生严垂畸变；同时•电表或英它探测器置于电场中.要引起挣电感应，使原场源电荷的分布发生变化。人们在实践中发现，有些测址在实际情况下难于进行时，可以通过一定的方法，模拟实际悄况而进行测鈕，这种方法称为“模拟法二山于静电场和稳恒电流场服从的规律的数学形式相同•如乂满足相同的边界条件•则电场、电位分布完全相类似，所以町川电流场模拟静电场。这种模拟属于数学模拟。静电场（无电荷区）D=sEjDdS=

3、O'jE-dl=0稳恒电流场(无电流区)J=crEjjdS=()'jEdl=OVab=E-dl3、讨论同轴圆柱面的电场.电势分布（I）静电场根据理论计算.AxB两电极间半径为i•处的电场强度大小为E=2亦0厂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VJ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。电流矗度为E9式屮E'为不1工导休内的电场强度，P为不良导体的电阻率。半径为r的圆柱面的电势为图2、不良导体圆柱面电势分布图］、同轴圆柱面的电场分布结论

4、：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仏只耍测绘相应的稳恒电流场的分布就行了。〔实验内容与步骤］1、测虽无限长同轴闘柱间的电势分布。<1）在测试仪上层板上放定一张坐标记录纸.下层板上放置水梢式无限氏同轴闘柱而电场模拟电极。加自來水填充在电极间。<2）接好电路。调节探针，使下探针浸入自来水中,触及水梢底部.上探针与坐标纸有l-2nun的距离。（3）接通电淋K2扳向“电压输出挤位置.调节交流输出电压，使AB两电极间的电压大约为12.00V左右，确定后保持不变。<4）移动探针，在A电极附近找出电势为10.0（）V的点•用上探

5、针在坐标纸上扎孔为记。同理再在A周围找出电势为10.00V的等势点8个，扎孔为记。（5）移动探针,在A电极周围找出电势分别为&00V.6.00V.4.00V,2.00V的各8个等势点（圆越大,应多找几点）.方法如步骤（4）。<6）分别用8个等势点连成等势线（应是圆）.确定圆心的位置。駅出各条等势线的坐标r（不一定都相等〉•并分别求其平均值。（7》用游标卡尺分别测出电极A和B的直径2a和2b•（8）计算各相应坐标r处的电势的理论值、，并与实验值比较，计算百分差。（9）根据等势线与电力线相互正交的待点，在等势线图上添迓电力线，成为一张完整的两无限长带等址异号业荷同轴圆柱而的潛电场

6、分布图。（10）以lnr为橫坐标，为纵坐标，做V^lnr曲线,并与V幵-lnr曲线比较2、测量聚焦电极的电势分布（选做）分别测10.00V.9.00V、X.OOV、7.00V.6.00V.5.00V.4.00V.3.00V、2.00V、1.00V、0.00V等（可以对称地选择其中5个）.一般先测5・（）（）V的等位点.因为这是电极的对称轴。步躱同上〔数据记剥模拟电场分布测试数据（本实验数据的百分差约控制在1%内）实验室给定电压表示值谋差：0・05V匕=12.00±0.05V2。=（1.624±0.002）x10—2加2b=（8.580±0.002）x103”V^（V）10.00

7、&00±0.05V6.00±0.05V3.00土0.05V1.00±0.05Vr（xio~2m）O.8O±O.O51.10+0.051.50±0.052.77+0.053.59±O.O5Lnr-0.220.100.411.021.28Vu(V)10.58.536.582.741.12V..,一头理(%)V埋-5.0%•6.2%-8.9%9.5%•11%处理:1、用圆规和曲线板绘出园柱形同轴电缆电场等位线（注意电极的位置）.2>根据电力线垂直等位面•绘出电力线.贴图丨：同轴圆柱体贴图2：聚儀电