時間：二O二一年七月二十九日用模擬法測繪靜電場實(shí)驗(yàn)示范陳說之邯鄲勺丸創(chuàng)作時間：二O二一年七月二十九日【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．懂得模擬實(shí)驗(yàn)法的合用條件.2．關(guān)于給定的電極,能用模擬法求出其電場分布.3．加深對電場強(qiáng)度和電勢觀點(diǎn)的理解【實(shí)驗(yàn)儀器】雙層靜電場測試儀、模擬裝置（同軸電纜和電子槍聚焦電極）、JDY型靜電場描述電源.[實(shí)驗(yàn)原理]【實(shí)驗(yàn)原理】1、靜電場的描述電場強(qiáng)度E是一個矢量.所以,在電場的計(jì)算或測試中常常是先研究電位的分布狀況,因?yàn)殡娢皇菢?biāo)量.我們能夠先測得等位面,再按照電力線與等位面到處正交的特色,作出電力線,整個電場的分布就能夠用幾何圖形清楚地示意出來了.有了電位U值的分布,由即可求出E的大小和標(biāo)的目的,整個電場就算確立了.2、實(shí)驗(yàn)中的困難實(shí)驗(yàn)上想利用磁電式電壓表直接測定靜電場的電位,是不可能的,因?yàn)槿魏未烹娛诫姳矶夹枰须娏鹘?jīng)過才華偏轉(zhuǎn),而靜電場是無電流的.再則任何磁電式電表的內(nèi)阻都遠(yuǎn)小于空氣或真空的電阻,若在靜電場中引入電表,必然使電場產(chǎn)生嚴(yán)重畸變；同時,電表或其余探測器置于電場中,要惹起靜電感覺,使原場源電荷的分布產(chǎn)生更改.人們在實(shí)踐中發(fā)明,有些測量在實(shí)質(zhì)狀況下難于進(jìn)行時,能夠經(jīng)過必定的方法,模擬實(shí)質(zhì)狀況而進(jìn)行測量,這類方法稱為“模擬法”.3、模擬法原因兩場從命的規(guī)律的數(shù)學(xué)形式同樣,如又知足同樣的鴻溝條件,則電場、電位分布完好相近似,所以可用電流場模擬靜電場.這類模擬屬于數(shù)學(xué)模擬.時間：二O二一年七月二十九日時間：二O二一年七月二十九日靜電場(無電荷區(qū))穩(wěn)恒電流場(無電流區(qū))4、議論同軸圓柱面的電場、電勢分布（1）靜電場依據(jù)理論計(jì)算,A、B兩電極間半徑為r處的電場強(qiáng)度大小為A、B兩電極間任一半徑為r的柱面的電勢為（2）穩(wěn)恒電流場在電極A、B間用均勻的不良導(dǎo)體（如導(dǎo)電紙、稀硫酸銅溶液或自來水等）連結(jié)或填補(bǔ)時,接上電源（設(shè)輸出電壓為VA）后,不良導(dǎo)體中就產(chǎn)生了從電極A均勻輻射狀地流向電極B的電流.電流密度為式中E′為不良導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度,ρ為不良導(dǎo)體的電阻率.半徑為r的圓柱面的電勢為圖1、同軸圓柱面的電場分布圖2、不良導(dǎo)體圓柱面電勢分布結(jié)論：穩(wěn)恒電流場與靜電場的電勢分布是同樣的.因?yàn)榉€(wěn)恒電流場和靜電場擁有這類等效性,所以要測繪靜電場的分布,只需測繪相應(yīng)的穩(wěn)恒電流場的分布就行了.[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步伐]1、測量無窮長同軸圓柱間的電勢分布.時間：二O二一年七月二十九日時間：二O二一年七月二十九日1）在測試儀上層板上放定一張坐表記表記標(biāo)記錄紙,基層板上擱置水槽式無窮長同軸圓柱面電場模擬電極.加自來水填補(bǔ)在電極間.2）接好電路.調(diào)理探針,使下探針浸入自來水中,涉及水槽底部,上探針與坐標(biāo)紙有1-2mm的距離.3）接通電源,K2扳向“電壓輸出”地點(diǎn).調(diào)理溝通輸出電壓,使AB兩電極間的電壓為溝通12V,堅(jiān)持不變.（4）挪動探針,在A電極周邊找出電勢為10V的點(diǎn),用上探針在座標(biāo)紙上扎孔為記.同理再在A四周找出電勢為10V的等勢點(diǎn)7個,扎孔為記.（5）挪動探針,在A電極四周找出電勢鑒別為8V,6V,4V,2V的各8個等勢點(diǎn)（圓越大,應(yīng)多找?guī)c(diǎn)）,方法如步伐（4）.6）鑒別用8個等勢點(diǎn)連成等勢線（應(yīng)是圓）,確立圓心O的地點(diǎn).量出各條等勢線的坐標(biāo)r（不必定都相等）,并鑒別求其均勻值.（7）用游標(biāo)卡尺鑒別測出電極A和B的直徑2a和2b.8）計(jì)算各相應(yīng)坐標(biāo)r處的電勢的理論值V理,并與實(shí)驗(yàn)值比較,計(jì)算百分差.9）依據(jù)等勢線與電力線互相正交的特色,在等勢線圖上添置電力線,成為一張完好的兩無窮長帶等量異號電荷同軸圓柱面的靜電場分布圖.（10）以lnr為橫坐標(biāo),V實(shí)為縱坐標(biāo),做V實(shí)-lnr曲線,并與時間：二O二一年七月二十九日時間：二O二一年七月二十九日V理-lnr曲線比較2、測量聚焦電極的電勢分布（選做）鑒別測10.00V、9.00V、8.00V、7.00V、6.00V、5.00V、4.00V、3.00V、2.00V、1.00V、0.00V等,一般先測5.00V的等位點(diǎn),因?yàn)檫@是電極的對稱軸.步伐同上[數(shù)據(jù)記錄]模擬電場分布測試數(shù)據(jù)VA=10.00±0.01V2a=1.624±0.002cm2b=8.580±0.002cmV理(V)8.006.004.003.002.001.00r(cm)1．101．502．152.55？3．58V理8．176.314.143．12？1.07V實(shí)V理2．1%4．9%3．4%3．8%6．5%(%)？V理辦理：1、用圓規(guī)和曲線板繪出園柱形同軸電纜電場等位線(注意電極的位置).2、依據(jù)電力線垂直等位面,繪出電力線.貼圖1：同軸圓柱體時間：二O二一年七月二十九日時間：二O二一年七月二十九日電力線實(shí)線等勢線虛線貼圖2：聚焦電極3、在圓柱形電纜電場分布圖上量出各等位線的半徑,計(jì)算V并與理論值比較,求出其相對偏差.ln(r1)（1）r11.10cm；則V1VAb8.17(V)；ln(a)bln(r1)（2）r21.50cm；則V2VAb6.31(V)；a)ln(b3）要詳細(xì)計(jì)算4）要詳細(xì)計(jì)算5）要詳細(xì)計(jì)算結(jié)果闡發(fā)：（1）由圖中能夠看出實(shí)質(zhì)測量值都在理論值的下方,說明實(shí)驗(yàn)的偏差主要來自系統(tǒng)偏差.本次測量中偏差最小為2.1%,最大為6.5%,高出了儀器的精度1%,以為系統(tǒng)偏差在操控中某實(shí)驗(yàn)條件未時間：二O二一年七月二十九日時間：二O二一年七月二十九日合合時引入的,而且半徑越小的地方偏差越大.這充辯解明實(shí)驗(yàn)中要擔(dān)保水槽的水介質(zhì)要均勻分布,而且描述的等勢點(diǎn)不克不及太少,否則半徑會引入較大的偏差.（2）等勢面由人工擬合,所以半徑的計(jì)算較粗拙,估計(jì)起碼0.2cm,闡發(fā)對第一組的影響,lnr