大学物理实验教案(用模拟法描绘静电场).doc

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1、大学物理实验教案实验项目用模拟法描绘静电场教学目的1.学习用模拟法描绘静电场的原理和方法。2.加深对电场强度和电场线、电位等概念的理解。3.描绘同轴圆柱形电缆横截面的电场分布情况。实验原理模拟法要求不同的两种场遵循的物理规律形式应是相似的。这样，利用其相似性，可以对容易测量的场进行研究代替对不易测量的场的研究。由于稳恒电流的电场与电介质(或真空)中的静电场之间具有相似性，因此，欲测绘静电场，只要测绘相应的稳恒电流的电场就行了。与电介质(或真空)相对应，稳恒电流电场中的导电物质应是不良导体。本实验通过用导电玻璃为导电质的稳恒电流场的研究来了

2、解电介质中静电场的情况。同轴电缆如图1所示，内筒外半径为a、外筒内半径为b，设外筒和内筒单位长度带电量为-τ和+τ，电位分别为Vb和Va，则两筒之间r处的电场强度为。图1两筒之间的电位差为。若外筒接地，Vb=0，则(1)两筒之间任一点离轴心为r处的电位Vr为(2)即(3)将(3)式除以(1)式得(4)(4)式为两筒间的电位分布。若用导电玻璃和电极模拟同轴电缆横截面的电场，其电路如图2所示。图2(5)(5)式和(4)式相同，这就说明了可以用直流电场来模拟静电场，其电位分布是相同的。同时由(5)式可以看出，由于Va、a、b都是常数，所以Vr是

3、r的函数，即等电位线都是同心圆。教学重点与难点重点：用稳恒电流场模拟静电场的物理思想及其模拟条件。难点：静电场的测绘方法。实验内容提要1.准备一张白纸：折出八条对称辐射线；2.校正电源：调节“电压-调节”旋钮到所需的工作电压10.00V；3.在白纸上描出7.00V、5.00V、3.00V和1.00V的等位点，每等位点不得少于8个点；4.据电力线与等位线相互垂直的特点，画出电力线。测量与数据处理要求1.每条等位线上的8个点，是否尽量均匀分布；2.不同的等位线，是否形成同心圆；3.电力线的始末端：是否从内电极指向外电极。思考题1.若将实验使用

4、的电源电压加倍或减半，实验测得的等势线和电力线形状是否变化？2.测量电场产生畸变，试分析其原因。参考资料《大学物理实验》——马靖马宋设施洋主编《大学物理实验指导》——丁道滢陈之前编《物理实验教程》——丁慎训张连芳主编《大学物理实验》——霍剑青吴泳华等主编评分标准一、预习及操作评分：预习部分：20分操作：80分1.实验时能否脱离讲义或稍看讲义，独立完成；1.是否遵守操作规程，探针使用方法是否正确，实验中仪器操作是否熟练，完成实验所需是否较短；3.是否能主动排除故障，对发生的问题能进行正确的分析判断；4.读数(有效数字、单位)、记录是否正确。

5、测得的数据与理论值是否较接近。符合以下任一条，按不及格处理：1.违反操作规程,而使仪器器件损坏；2.弄虚作假；3.在规定时间内未完成实验要求。二、实验报告评分标准1.预习部分（30分）(1)实验目的：5分(2)实验仪器：5分(3)实验原理：20分（包括文字，公式，图形）2.作图（20分）(1)等位线：10分(2)电力线：10分（包括内外电极，方向，电力线始末）3.数据处理（30分）：内电极直径：2分；外电极直径：2分；：2分；表格（共24分）：共8格，每格3分4.回答问题（20分）：最后一空：5分；其余5空：各3分