1、用電流場模擬靜電場、實驗目的.學習用模擬方法來測繪具有相同數學形式的物理場.描繪出分布曲線及場量的分布特點。3,加深對各物理場概念的理解。.初步學會用模擬法測量和研究二維靜電場。、實驗原理.用穩恒電流場模擬靜電場靜電場是真空中靜止的電荷產生的電場，靜電場用空間各點的電場強度E和電位V來描述。使用等位面和電場線的概念可以使電場的描述形象化。直接測量靜電場是很困難的，而 穩恒電流場與靜電場在是本質上不同的，但在一定條件下導電介質中穩恒電流場與靜電場的 描述具有類似的數學方程，因而可以用穩恒電流場來模擬靜電場。 TOC o 1-5 h z 對靜電場，在無源區域內有：o E ?dS 0 , d E?d

2、l 0 sl對穩恒電流場，在無源區域內有：力j?dS 0 , oj?dL 0 sl.同軸電纜的電場分布及同軸圓柱面電極間的電流分布在真空中有一個半徑為r1=a的長圓柱體A （A是導體）和一個半徑為r2=b的長圓筒導體B,它們中心軸重合，帶等量異號電荷,B,它們中心軸重合，帶等量異號電荷,則在兩個電場間產生靜電場。由靜電場知識可得距軸r處的電位為1nr處的電位為1nbUr Uo ,b ln aUo 1b r ln a由穩恒電流知識可得Ur,b ln Ilna由穩恒電流知識可得Ur,b ln IlnaErUo1nb a三、實驗儀器GVZ-3型導電微晶靜電場描繪儀GVZ-3型導電微晶靜電場描繪儀（包

3、括導電微晶，雙層固定支架，同步探針等）四、實驗內容.連接電路，將電壓校正為.78 條）.從1V78 條）測出一系列等位點，用相同方法分別描繪出四種不同形狀電極的等位線圖（.描繪同同軸電纜的靜電場分布。以每條等位線上各點到原點的平均距離為半徑畫出等位線的同心圓簇。現出電場線，指出電場強度方向，得到電場分布圖.描繪同其它三種不同形狀電極的靜電場分布。五、注意事項.測量過程中要保持兩電極間的電壓不變。.實驗時上下探針應保持在同一鉛垂線上，否則會使圖形失真。.記錄紙應保持平整，測量時不能移動。.數據要保留到小數點后一位，且lnr小數后的位數與真數的位數相同.注意lnr- U實曲線坐標軸的選?。╨nr是

4、y軸）六、數據處理.描繪同軸電纜的靜電場分布如圖1. U0 =, a=0.50cm, b=7.50cm電勢直徑1234d平均值半徑rd1 (mmd2 (mmd3 (mrmd4 (mrmd5 (mrm12345U實/Vr 實 /cmln r實U計/VU實U計U計%InrLnr-U實圖Lnr-U實圖作者：張曼U 實（V）bUrln作Inr- u實圖得到一條直線，驗證了 lnr=lnb- a-。根據軟件分析得到此直線的表U0達式是 Y=,令 X=0時得到 r b=7.80cm,令 X=10時，得至U ra=0.386cm,定值 a=0.5cm, b=7.5cm。0.386 0.50.522.8% ,

5、 Eb7.80 7.54.0%0.386 0.50.522.8% , Eb7.80 7.54.0%7.5七、思考題:電.根據測繪所得等位線和電力線的分布，分析哪些地方場強電答：由電場分布圖可知，電場線密的地方場強較強，電場|柳鳴出嫦希部而瀟鐳H餅也的電極電導率遠大于導電介質的電導方場強小，等位線疏的地方場強大。的電極電導率遠大于導電介質的電導.從實驗結果能否說明電極的電導率遠大于導電介質的答：從實驗結果說明電極的電導率遠大于導電介質的電導率。如不滿足這條件，如對于同軸電纜，實驗得到的等位線將是不規則的.在描繪同軸電纜的等位線簇中時，如何正確確定圓形等位線簇的圓心，如何正確描繪圓形等位線 答：確定同心圓簇的圓心，可在圓周邊任取三個點，根據幾何知識，該三角形的兩條邊的垂直平分線的交點為圓心。4、如果把實驗時的電源電壓增大一倍， 等位線和電力線的形狀是否發生變化電