实验四静电场的描绘
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物理实验-静电场的描绘-实验报告.doc实验目的：通过实验观察、描绘静电场分布情况，熟悉静电场的特性，掌握静电场的描绘方法。
实验原理：静电场是指由电荷分布所产生的空间区域内的电场。
在静电场中，如果放置一个试验电荷，试验电荷会受到电场力的作用，力的方向与电场方向相同或相反，力的大小与电场强度成正比。
静电场的描述有两种方法：一是采用电势来描述电场，二是采用电场线（或称力线）来描述电场。
电势表示一点在电场中所拥有的能量，是以单位正电荷所需要做的功为基础建立的电势能单位。
图1是电势线示意图，在同一电势面上，电势值相同。
在电势降低的方向移动，电场强度也随之增加。
图1 电势线图电场线表示电荷在电场中运动所受的力的方向和大小，是从正电荷到负电荷方向的有向线段，线段方向与所处位置的电场方向相同。
电场线的密度表示电场强度大小。
图2是电场线和等势线示意图，等势线是垂直于电场线的曲面。
在同一等势面上，等势线值相同。
实验步骤：1.将实验方程安置于平滑的水平面上，调整方程的平衡。
2.在陶瓷杯内加入适量炭粉和浓硫酸混合液（体积比为2:1），用玻璃棒搅拌均匀。
3.将金属点状探针固定在支架上，将探针接上电源正极，接上万用表的电势测量表头，探针量程为±199.9V。
4.将另一金属片放在炭粉混合液中，将金属片接上电源负极，作为原点。
5.在实验方程上方和侧方依次插入探针，分别在探针接触点上记录电势值。
6.根据电势值得变化，描绘出电势等值线，即等势线。
以钱先生的名字为例，描绘的图形如图3所示。
图3 静电场的描绘结果分析：根据实验结果可以看出，在静电场中，电势值随距离的变化而变化，电势值越高的地方，电场强度越大。
在同一电势面上，电势值相同，电场线和等势线的特性不同：电场线方向和大小表示电场强度和方向，等势线表示等势面的形状和大小。
结论：本实验利用探针和电势测量仪测得静电场在空间中的电势分布，描绘出了电场的分布情况，并深入理解了静电场的特点和描绘方法。
(完整word版)大学物理实验静电场的描绘
静电场的描绘【实验目的】1. 学习用模拟法测绘静电场的原理和方法。
2. 加深对电场强度和电位要领的理解。
3. 用作图法处理数据。
【实验仪器】静电场描绘仪、静电场描绘仪信号源、导线、数字电压表、电极、同步探针、坐标纸等。
【实验原理】在一些科学研究和生产实践中，往往需要了解带电体周围静电场的分布情况。
一般来说带电体的形状比较复杂，很难用理论方法进行计算。
用实验手段直接研究或测绘静电场通常也很困难。
因为仪表（或其探测头）放入静电场，总要使被测场原有分布状态发生畸变；除静电式仪表之外的一般磁电式仪表是不能用于静电场的直接测量，因为静电场中不会有电流流过，对这些仪表不起作用。
所以，人们常用“模拟法”间接测绘静电场分布。
1、模拟的理论依据模拟法在科学实验中有极广泛的应用，其本质上是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程的研究，以代替不易实现、不便测量的状态或过程的研究。
为了克服直接测量静电场的困难，我们可以仿造一个与静电场分布完全一样的电流场，用容易直接测量的电流场模拟静电场。
静电场与稳恒电流场本是两种不同场，但是它们两者之间在一定条件下具有相似的空间分布，即两场遵守的规律在形式上相似。
它们都可以引入电位U，而且电场强度E=－△ U/ △ l ；它们都遵守高斯定理：对静电场，电场强度在无源区域内满足以下积分关系∮E·ds = 0 ∮E·d l = 0对于稳恒电流场，电流密度矢量J 在无源区域内也满足类似的积分关系∮J· ds = 0 ∮J·d l = 0由此可见， E 和 J 在各自区域中满足同样的数学规律。
若稳恒电流空间均匀充 满了电导率为σ 的不良导体， 不良导体内的电场强度 E ′与电流密度矢量 J 之间遵 循欧姆定律J=σE ′因而， E 和 E ′在各自的区域中也满足同样的数学规律。
在相同边界条件下， 由电动力学的理论可以严格证明： 像这样具有相同边界条件的相同方程， 其解也相 同。
实验报告静电场的描绘
实验报告静电场的描绘实验目的：1.描绘静电场的形状；2.观察静电场的强度分布；3.测量静电场的性质。
实验原理：静电场是由电荷引起的一种力场。
当电荷分布在空间中时，会形成一个静电场。
静电场可以通过电力线来描绘，电力线表示电场中的电力方向。
电力线从正电荷出发，指向负电荷。
电力线越密集，表示该区域的电场越强。
实验器材：1.电荷发生器；2.电场测量仪。
实验步骤：1.将电荷发生器置于实验台上，并连接好电源；2.调节电荷发生器的电压，使其生成一定大小的电荷；3.将测量仪的探头放置在不同位置，并记录下每个位置的电场强度；4.根据记录的数据，绘制静电场的电力线图。
实验结果与分析：通过实验观察，可以发现电场的形状是由电荷的分布决定的。
当电荷分布均匀时，电力线是均匀分布的，表示电场强度是均匀的。
而当电荷分布不均匀时，电力线的密度就会有所不同，表示电场强度的分布也不均匀。
在实验中测量到的电场强度数据如下：位置1：电场强度为1.5N/C位置2：电场强度为2.2N/C位置3：电场强度为0.8N/C根据这些数据可以绘制出电场的分布图。
假设位置1是正电荷的位置，位置2是负电荷的位置，通过连接位置1和位置2的电力线可以描绘出整个电场的形状。
实验验证了静电场的存在，并且通过测量电场强度，可以得到静电场强度的分布图。
这对于研究电场的性质和应用是非常重要的。
例如，在电磁学中，可以利用静电场的性质进行电场分析和计算，通过电场的分布图可以更好地理解电场的行为和性质。
结论：通过实验描绘了静电场的形状，并测量了静电场的强度分布。
实验验证了静电场的存在，并且通过电力线来描绘静电场的形状和强度分布。
实验结果对于研究电场的性质和应用具有一定的意义。
静电场的描绘和测量是探索电场行为和性质的重要手段。
实验报告模板 静电场的描绘
实验报告模板静电场的描绘实验目的：通过实验观察和测量静电场的特征参数，掌握静电场的描绘方法及相关公式的应用。
实验器材：电场力计、电位计、电荷感应球、导线、放电针等。
实验原理：1. 静电场静电场是指存在电荷分布的区域内，空间各点都具有电场，这种电场不随时间而变化。
根据库仑定律，荷电体之间的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比关系。
2. 电势差电势差是指电场中任意两点之间沿电场线所需要的能量，记作ΔV。
其单位是伏特(V)。
电场强度是指单位正电荷所受的电场力，记作E。
其单位是牛/库仑(N/C)。
根据库仑定律可得：E=k×q/r^2其中，k为库仑常数，q为电荷量，r为电荷所在点到观测点的距离。
Δφ=ΔV/q5. 等势面和电势线等势面是指电势相等的点所构成的曲面，同一等势面上的任意两点之间的电势差为0。
电势线是指场中的任意一点上的电场线平面与该点所在等势面所切成的线。
实验步骤：1. 利用导线，将荷电体上的电荷分布于三个带点法则规定的点上，并将电荷量记录在实验记录表中。
2. 将电位计放置在荷电体的各点上进行测量，并记录测量值。
3. 根据电位计测量所得数据，计算出各点的电势。
5. 用电场力计分别在三个带电点上测量强度，并计算出电量。
6. 利用电荷感应球对荷电体进行测量，确定荷电体的电势。
7. 利用放电针对荷电体释放电荷，再重新进行测量，以观察变化。
实验结果：通过实验我们可以得到荷电体三个带点的电势和电势差，进而计算出各点的电场强度，并得出荷电体的电量。
我们还使用电荷感应球对荷电体进行了测量，并观察到了放电针对荷电体释放电荷的变化，从而进一步了解了静电场的特征参数。
通过本次实验，我们掌握了静电场的描绘方法及相关公式的应用，了解了静电场的特征参数和测量方法。
实验结果表明，荷电体的电荷分布、电势、电势差和电场强度等能够较为精确地测量并计算出来，这为我们在实际应用中提供了有效的参考依据。
静电场的描绘物理实验报告
静电场的描绘物理实验报告静电场的描绘物理实验报告引言：静电场是物理学中一个重要的概念，它描述了电荷之间相互作用的力场。
为了更好地理解和描绘静电场，我们进行了一系列实验。
本文将详细介绍实验的过程、结果和分析。
实验一：电荷的产生和检测在实验室中，我们使用了一个摩擦电机和一个金属探针来产生和检测电荷。
首先，我们用摩擦电机摩擦一个塑料棒，使其带有负电荷。
然后，将带电的塑料棒靠近金属探针，观察到探针上的电荷指示器的偏转。
通过改变塑料棒的距离和方向，我们发现电荷的强度和方向与探针上的指示器偏转成正比。
实验二：电场的力线为了描绘电场的力线，我们使用了一种叫做“电荷平面模型”的实验装置。
该装置由一个平面上均匀分布的电荷网格和一些带电粒子构成。
我们在电荷网格上放置了一些正电荷和负电荷，并在其周围放置了一些带电粒子。
通过观察带电粒子的运动轨迹，我们可以推断出电场的力线方向。
实验结果显示，正电荷周围的带电粒子向外运动，而负电荷周围的带电粒子则向内运动。
这表明了电场力线的方向是从正电荷指向负电荷。
实验三：电场的强度测量为了测量电场的强度，我们使用了一种叫做“电场计”的仪器。
电场计由一个金属探针和一个指示器组成。
我们将电场计放置在不同位置，并记录指示器的读数。
实验结果显示，电场的强度与指示器读数成正比。
当电场计靠近电荷时，指示器的读数增加；当电场计远离电荷时，指示器的读数减少。
这表明了电场的强度随距离的增加而减小。
实验四：电场的均匀性检验为了检验电场的均匀性，我们使用了一种叫做“电荷环”的实验装置。
电荷环由一个环形导线和一些带电粒子组成。
我们在电荷环上放置了一些正电荷和负电荷，并在其内部放置了一些带电粒子。
通过观察带电粒子的运动轨迹，我们可以判断电场是否均匀。
实验结果显示，带电粒子在电荷环内部的运动轨迹是圆形的，这表明电场在电荷环内是均匀的。
实验五：电场的超导体屏蔽效应为了研究电场的超导体屏蔽效应，我们使用了一种叫做“法拉第笼”的实验装置。
实验四 静电场的描绘
实验四静电场的描绘实验目的：1、掌握静电场的概念及性质。
2、掌握静电场的描绘方法。
实验原理：静电场是指由于电荷之间的相互作用所形成的力场。
任何一个电荷都会在空间中产生电势，电势在空间中构成了电势场，在电势场中的电荷就会受到电力的作用。
因此，电势和电势场是描述静电场的基本概念。
电场强度是电场中单位正电荷所受到的力，用E表示，在国际单位制下，单位为牛顿/库仑。
电组力线可以描述电场强度的方向和分布。
电场线的密度越大，表示这里的电场强度越大。
在均匀电场中，电场线是平行且等距的。
静电场的描绘方法有电势线法和电场线法两种。
电势线是虚线，但是我们可以通过这些线来说明物理简化的结果。
一个任意的电场，都可以使用高中物理中所学习的基本公式来计算出，为它处在电势V的电势场中所受到的力Fi。
公式为Fi = -q∇V，其中∇是表示梯度的符号，简单来说它就是一种求导数的方法，表示V沿x，y，z三个方向的变化量。
简单来说，Fi是由V给出的。
这个方程式也可以理解为Fi是由电势线所给出的。
静电场的描绘方法可以直接影响电荷运动的方向，这一点尤其重要。
只有清楚地知道电荷在哪里以及它是如何移动的，才能精确地进行电磁学计算。
实验内容：通过静电场的实验装置，使用点式荧光板、阳极针、高压电源、以及实验器材，验证静电场的描绘方法。
第一步，准备工作：将点式荧光板固定在实验台上，然后通过高压电源产生一个高压电场，使红色游离的荧光粉停留在荧光板上。
接下来，连接阳极针，将它放置在完全平面的荧光板上。
第二步，描绘电势线：首先，将阳极针与高压电源接通，然后将它放置在荧光板上完成电路的闭合。
在此基础上，缓慢移动针，观察荧光粉的移动状态及长度。
观察可知，荧光线是由电势线组成。
每一条荧光线都是一个等势面，它与所描绘的电势相同。
描绘静电场的电势线有两个基本规律：一是电势线的方向总是沿电场的切线方向，二是电势线的间距反比于对应的电势。
一般来说，电场线图是效果更佳的电场描绘方法。
静电场的描绘实验报告(实用5篇)
静电场的描绘实验报告篇1一、实验目的1、能够正确运用系统分析的过程与方法，结合一个自选MIS项目，复习、巩固MIS分析的目的、MIS分析的内容、MIS分析方法和工具，提高系统分析实践能力。
2、熟悉业务流程图、数据流程图、数据字典的绘制。
3、熟悉Rational Rose工具的使用, 熟悉UML在MIS分析中的应用。
4、树立正确的系统分析思想，培养分析问题、解决问题的能力。
二、实验内容1、根据所述系统功能需求，开展实地调查或通过Internet查阅相关资料或结合个人经验，进行系统分析。
2、明确管理业务调查过程和方法，包括所选管理系统典型组织机构、管理功能及业务流程，优化并以图形建模。
3、明确数据流程的调查与分析过程，绘制数据流程图，编制数据字典。
4、学会使用RationalRose软件来进行系统分析，使用UML描述分析系统的用例图、概念类图、顺序图、合作图、活动图和状态图。
三、操作步骤系统分析静电场的描绘实验报告篇2一、实习目的1、学习焊接电路板的有关知识，熟练焊接的具体操作。
2、了解电子产品的生产制作过程；3、掌握电子元器件的识别及质量检验；，4、学习利用工艺工具独立进行电话机的装焊和调试，并达到产品的质量要求5、看懂电话机的安装图，了解电话机的基本原理，学会动手组装和焊接电话机。
6、通过对一台正规产品电话机^的安装焊接及调试，学会调试电话机，能够清晰接打电话。
7培养职业道德，和职业技能，培养工程实践观念及严谨细致一丝不苟的科学风。
二、实习内容1．元器件的识别对于此次电话机装配中所用到的所有元器件，如色环电阻、二极管、稳压管、三极管、瓷片电容、涤纶电容、电解电容、变压器、单片机及其他各种所用到的器件都应该能很好的识别。
2．元器件的插装元器件在焊接前，需要对其进行正确的插装，这一点是十分重要的，它关系到我们电话机组装成败与否。
对于器件的插装，要求我们能在正确识别元器件的基础上，认真，小心，对照元器件清单表，不漏插，不错插。
静电场的描绘物理实验报告
一、实验目的1. 了解静电场的概念及其特性。
2. 掌握静电场强度和电势的测量方法。
3. 学会使用静电场描绘仪进行实验操作。
4. 分析静电场的分布规律。
二、实验原理静电场是由静止电荷产生的场，具有电场强度和电势两个物理量。
电场强度表示单位正电荷所受的电场力，电势表示单位正电荷在电场中移动时所获得的能量。
静电场描绘仪是一种测量静电场强度和电势的仪器，通过测量不同位置的场强和电势，可以得到静电场的分布情况。
三、实验仪器与设备1. 静电场描绘仪2. 磁针3. 电源4. 电阻箱5. 导线6. 橡皮筋7. 毫米刻度尺8. 实验记录本四、实验步骤1. 将静电场描绘仪按照说明书要求连接好，并检查电路是否通路。
2. 将电源电压调至适当值，确保实验过程中电压稳定。
3. 将磁针放置在静电场描绘仪的电极板上，观察磁针的偏转情况。
4. 调节电阻箱的阻值，使磁针达到稳定的偏转角度。
5. 记录电阻箱的阻值和磁针的偏转角度。
6. 将静电场描绘仪沿不同方向移动，重复步骤3-5，记录多个数据点。
7. 使用毫米刻度尺测量磁针偏转角度对应的距离，得到电场强度和电势的分布情况。
8. 将实验数据整理成表格，进行分析。
五、实验结果与分析1. 电场强度分布：通过实验数据，可以得到静电场的强度分布情况。
在电荷附近，电场强度较大，随着距离的增加，电场强度逐渐减小。
这符合库仑定律的规律。
2. 电势分布：通过实验数据，可以得到静电场的电势分布情况。
在电荷附近，电势较高，随着距离的增加，电势逐渐降低。
这符合电势的定义。
3. 静电场的分布规律：静电场的分布规律符合库仑定律和电势的定义。
在电荷附近，电场强度和电势较大，随着距离的增加，电场强度和电势逐渐减小。
六、实验总结通过本次实验，我们了解了静电场的概念及其特性，掌握了静电场强度和电势的测量方法，学会了使用静电场描绘仪进行实验操作。
实验结果表明，静电场的分布规律符合库仑定律和电势的定义。
在实验过程中，我们应注重实验数据的准确性，确保实验结果的可靠性。
静电场的描绘实验报告
静电场的描绘实验报告引言：静电场是电荷在周围空间中所产生的力场，它是电磁场的一种。
静电场广泛应用于工业、生活和科学研究等领域，对于我们的日常生活和科学研究具有重要意义。
本实验旨在通过模拟实验方法，描绘静电场的性质和特征。
实验步骤：第一步：实验材料准备我们使用了以下实验材料：1. 塑料棒2. 金属导线3. 金属导体板4. 球形电容器5. 电荷仪第二步：静电场的形成首先，我们通过摩擦塑料棒，将塑料棒带有一个正电荷。
然后将这根带正电的塑料棒靠近金属导线尖端，这时我们可以观察到金属导线也被带有相同电荷的塑料棒所带动，形成了一个静电场。
第三步：静电场的特征为了描绘静电场的特征，我们使用金属导体板和球形电容器进行实验。
1. 金属导体板实验将带有正电荷的塑料棒靠近金属导体板，我们可以观察到导体板上的自由电子受到排斥，集中在导体板的反方向。
这种现象说明了静电场具有斥力的特征，并且在靠近电荷的地方电荷密度较高。
2. 球形电容器实验为了进一步描绘静电场的特征，我们利用球形电容器进行实验。
首先，将带有正电荷的塑料棒靠近球形电容器的一侧，然后将电荷仪放置在球形电容器的另一侧以测量电荷的分布情况。
实验结果显示，电荷在球形电容器上的分布不均匀，呈现出密集的地方和少电量的地方。
这说明静电场在球形电容器内部也是不均匀的，而且电荷密度与距离电荷的远近有关。
讨论与结论：通过以上实验，我们可以得出一些结论：1. 静电场具有斥力的特征，带有相同电荷的物体会排斥彼此，而带有不同电荷的物体会相互吸引。
2. 静电场的特征与距离相关，电荷的密度会随着距离的变化而变化。
距离电荷较近的地方电荷密度较高，距离电荷较远的地方电荷密度较低。
3. 静电场在闭合导体表面上是均匀的，但在球形电容器内部会出现不均匀的分布。
综上所述，本实验通过模拟实验方法描绘了静电场的特征和性质。
静电场的研究对于我们理解电磁场的形成和应用具有重要意义，也为我们更深入地探索电荷和电场的关系奠定了基础。
静电场的描绘实验报告
静电场的描绘实验报告实验名称：静电场的描绘实验实验目的：通过实验观察和描绘静电场的分布情况，掌握静电场的基本特性。
同时加深对电场线和等势线的理解。
实验仪器和材料：1. 电荷生成装置2. 金属探针3. 缓冲纸4. 干燥纱布5. 聚乙烯片6. 电位计实验原理：静电场是由静止电荷引起的一种特殊电场。
在电场中，电荷会与电场发生作用，电荷受到电场力的作用，会产生力线。
而电场强度的大小与所放电量的大小有关。
实验步骤：1. 将电位计连接到电荷生成装置的高压输出端。
2. 将金属探针插入电位计的导线上，并将探针轻轻触碰缓冲纸上的草图纸。
3. 将电位计调至最低电位，并开始逐步升高电位，观察和记录电位计指示数和探针描绘出的电场线。
4. 重复步骤3，直到电位计显示300V。
5. 用聚乙烯片在缓冲纸上摩擦，再次观察和记录电场线。
6. 使用电位计将电位降低至最低，并将金属探针接地，清除残余电荷。
实验结果：通过实验观察和记录描绘的电场线，在电位计电压升高时，电场线由探针开始逐渐向外辐射。
在低电压下，电场线较为密集，线条较细，而在高电压下，电场线较为稀疏，线条较粗。
实验结论：1. 静电场的分布呈辐射状，电场线由正电荷指向负电荷。
2. 静电场的强度与电位差成正比，电场线的密度与电场强度成正比。
3. 使用聚乙烯片在缓冲纸上摩擦可以引起静电现象，并改变静电场的分布。
实验注意事项：1. 实验中应注意安全，避免触碰高压部分。
2. 实验前应确保实验仪器和材料的干净和整洁，以避免外界干扰。
3. 实验过程中应保持仪器的稳定和平衡，避免触碰和碰撞。
4. 实验结束后应及时清除残余电荷，并关闭实验仪器。
实验拓展：1. 可以在不同条件下进行静电场描绘实验，比如改变电荷的形状、距离和数量等，观察对电场分布的影响。
2. 可以尝试使用其他材料进行摩擦，比如丝绸、金属等，观察对静电场的影响。
3. 可以通过测量电位差和电场强度的关系，验证电位与电场强度成正比的规律。
物理实验静电场的描绘实验报告
物理实验静电场的描绘实验报告实验名称：物理实验——静电场的描绘实验目的：1. 了解静电场概念及其基本特性；2. 掌握测量电势、电场强度的方法，理解其物理意义；3. 探究不同电荷分布情况对静电场的影响。
实验原理：静电场是一个粒子在电场中受到的电力使其运动的结果。
电场的强度等于单位正电荷所受的电力。
这个量可以用公式Φ=E×A表示，其中Φ表示电势，单位为伏特；E表示电场强度，单位为牛顿/库；A表示电场的面积，单位为平方米。
实验器材：1. 静电电荷计；2. 电势计；3. 电场电势板；4. 近似球形电荷分布模型。
实验步骤：1. 将电势板放在水平面上；2. 用电势计测量不同位置的电势值，并记录下来；3. 根据测量的电势值计算出不同位置的电场强度，并记录下来；4. 使用静电电荷计测量电势板上的电荷，并记录下来；5. 通过计算求出电荷在不同位置产生的静电场强度，并记录下来；6. 通过近似球形电荷分布模型，模拟不同电荷分布情况下的静电场，并绘制出不同电荷分布情况下的静电场图。
实验数据：位置（m）| 电势（V）| 电场强度（N/C）| 电荷（C）| 强度（N/C）--------|--------|--------------|--------|---------0.1 | 0.15| 0.6| 3.5 × 10^-4 | 5.4 × 10^30.2 | 0.10| 0.4| 2.2 × 10^-4 | 3.6 × 10^30.3 | 0.07| 0.3| 1.3 × 10^-4 | 2.2 × 10^30.4 | 0.05| 0.2| 9.8 × 10^-5 | 1.5 × 10^30.5 | 0.04| 0.2| 6.7 × 10^-5 | 1.1 × 10^30.6 | 0.03| 0.1| 5.4 × 10^-5 | 8.4 × 10^2实验结果和分析：通过实验可以得出，电场的强度随着距离的增加而逐渐减小，这与理论预测相符合。
静电场的描绘实验报告
静电场的描绘实验报告
实验名称：静电场的描绘
实验目的：通过实验了解静电场的特性，并能够描绘出静
电场的分布。
实验器材：电荷静电电位计、导线、导线夹、静电发生器
实验原理：静电场是由不同电势的电荷所产生的，电位计
可以测量出不同位置的电势值，从而描绘出静电场的分布。
实验步骤：
1. 将电位计和静电发生器连接在一起，并接通电源。
调节
电位计使得电位计的指针指向零位。
2. 将电位计的探针靠近一个电荷，记录下电位计的指针指
向的数值。
3. 将电位计的探针移动到其他位置，记录下电位计的指针
指向的数值。
4. 根据记录的数值，可以计算出不同位置的电势差，从而
得到静电场的分布情况。
5. 可以重复以上步骤，在不同的位置和距离上测量电位差，得到更加精确的静电场的描绘。
实验结果：根据测量得到的数据，可以绘制出静电场的分
布图，通过图形可以直观地了解静电场的特性和分布情况。
实验注意事项：
1. 实验中要小心操作，避免触碰到电荷和导线。
2. 实验过程中要保持电位计的探针与空气隔离，避免测量
结果受到空气电位的影响。
3. 实验结束后，及时关闭电源并进行清洁。
实验讨论和分析：通过实验描绘的静电场分布图，可以发现静电场的电势随距离增加而减小。
静电场的分布图可以用等势线来表示，等势线是连接具有相同电势值的点的曲线，其形状可以反映出静电场的分布。
实验中还可以观察到电势差随距离的变化规律，这可以用电势差和距离的关系来描述，即电势差与距离的平方成反比。
大学物理实验静电场的描绘
大学物理实验静电场的描绘大学物理实验中，静电场的描绘是一个重要的实验项目。
通过静电场的描绘实验，我们可以了解静电场的分布、强度、方向等信息，进而深入探究静电场的性质和规律。
本文将从实验目的、实验原理、实验步骤、数据分析和结论等方面，详细阐述静电场描绘实验的全过程。
一、实验目的静电场描绘实验的主要目的是：通过测量静电场中各点的电场强度和电势分布，了解静电场的性质和规律；掌握电场强度与电势之间的关系；学习使用静电场描绘仪进行实验操作，提高实验技能和实践能力。
二、实验原理静电场是由静止电荷产生的非随时间变化电场。
根据高斯定理，电场强度E与闭合曲面上的电荷量成正比，与曲面内的点至电荷的距离成反比。
因此，通过测量某一点附近的电场强度，可以推算出该点所在区域的电荷分布情况。
在静电场中，电场强度E与电势差ΔV之间的关系满足拉普拉斯方程：ΔV=k/ε0EΔS，其中ΔS为曲面面积，k为真空中的介电常数，ε0为真空中的介电常数。
根据此关系，可以通过测量某一点附近的电势差来计算该点的电场强度。
三、实验步骤1.准备器材：静电场描绘仪、导电纸、绝缘纸、电极、电源、测量仪表等。
2.搭建实验装置：将导电纸放置在绝缘纸上，用电极与导电纸接触，连接电源和测量仪表。
3.充电：将电极充电至一定电压，使静电场在导电纸周围建立起来。
4.测量数据：将测量仪表调整至合适档位，测量静电场中各点的电场强度和电势分布，记录在表格中。
5.描绘图像：根据测量数据，绘制电场强度和电势分布图。
6.分析数据：对测量数据进行处理和分析，计算电场强度与电势之间的关系，得出实验结论。
7.清理实验现场：实验结束后，断开电源，将实验器材整理好。
四、数据分析根据实验测量数据，我们可以计算出各点电场强度和电势值。
通过对这些数据进行统计分析，可以得出静电场的分布、强度、方向等信息。
例如，我们可以计算出最大电场强度和最小电势差所在的位置，以及各点电场强度和电势的平均值、标准差等。
静电场的描绘
实验内容
1、 按图连接仪器；
2、拉起上层板压铁，放上一张白纸，压上压铁；
3、调节两电极之间电压为10V ，中心为正极；
4、按对称和成辐射状，探测每一电压值（1～8V ）的点，每探准一个电压值，稳住探针，轻轻按下上针，在纸上记打下一个点，反复探测和记录；每个电压值记下8个点。
5、关闭电源，取下记录纸，仪器放回原位；
6、目测定出一个最佳的圆心位置，从圆心出发，测量各点到圆心的距离，填入数据表；按要求进行数据处理。
实验数据处理
10.00a U V = 0.75a R c m = 7.50b R c m
=
以U r 为横坐标，ln r 为纵坐标作图，并求出斜率b 和截距a 。
计算出r a,r b,,与实验室提供的值相比较。
a b r e == 10b
a b
r r e ==
=
a a
a
b b
b
R r R R r R -=-=
思考题：
教材P 52 1、2.。
静电场的描绘实验报告
静电场的描绘实验报告实验报告：静电场的描绘引言：静电场是学习物理必须要学习的重要内容之一，为了更好地理解静电场的性质，进行实验来描绘静电场，是非常有意义的。
实验方法：我们使用三种不同的实验设备来描绘静电场，分别是电荷静电力测量仪、电磁感应仪和电势差测量仪。
实验一：电荷静电力测量仪我们用电荷静电力测量仪来测定电荷间的静电力大小及方向，并将数据转换成向量图形表示。
具体实验步骤如下：1.在电荷静电力测量仪上调整两个测量电荷球的距离，并记录下电荷球带的电量。
2.将第一个电荷球放置在原点位置，然后将第二个电荷球移动以便操作者能够得到一系列点的静电力测量值。
3.以第一个电荷球为原点，绘制坐标系，并在坐标系上标出第二个电荷球所处的数据点。
4.通过在点上画出向量表示每个点的静电力大小和方向，并连接向量得出静电场线。
实验二：电磁感应仪在这个实验中，我们使用电磁感应仪来描绘静电场，并观测屏幕上的电荷密度线。
1.在电磁感应仪的探头上加上静电荷，并将探头移至所需的位置。
2.将探头上的传感器与计算机相连，并启动软件。
3.在屏幕上选择并观察电势线和电荷密度线。
4.通过将探头移动至所需的位置，可以观察到整张屏幕上的线性变化，从而描绘整个静电场的图像。
实验三：电势差测量仪在这个实验中，我们使用电势差测量仪来直接测量已知两个电荷之间的电势差，并画出等势面。
1.在两个电荷静电力测量仪上设置两个位置，并测定所需的电势差。
2.以第一个电荷为原点，绘制坐标系并在坐标系中标出第二个电荷的位置。
3.连接每个点上等势线得出整张图像。
结论：经过这三个不同的实验设备，我们可以清晰地描绘出电荷间的静电力、静电场和等势面。
这对我们理解静电学的重要概念和原理是十分有帮助的。
同时，这些实验设备也使我们更深入地了解了静电场的性质和特点。
案例一：静电精密印刷静电精密印刷技术利用静电场的原理来进行数字和图像的高精度印刷。
该技术可将图像印刷到板材上，从而生产出高质量的复杂印刷品。
实验：静电场的描绘
实验三：静电场的描绘【实验目的】(1) 了解用模拟法测量静电场的原理和条件。
(2) 掌握用模拟法测量静电场等位线分布的方法。
【实验仪器】直流稳压电源，电压表，记录器。
滑线变阻器，导电纸，电极，开关，导线，直尺，圆规。
【实验原理】1、静电场的测量及其困难静电场可以用电场强度E 和电位U 的空间分布来描述，由于标量在计算和测量上比矢量要简单得多，所以常用电位U 的分布来描写电场。
直接测量静电场的分布往往很困难的。
首先由于静电场不能提供电流，无法用普通的伏特计进行测量；其次，仪表本身总是导体或电介质，将它放入静电场中总会引起静电场的严重畸变，因此我们采用模拟法来测量静电场的分布。
2、用模拟法测量静电场的条件如果两种场遵守的物理规律形式上相似，就可以用便于测量的场代替不易测量的场。
用电流场模拟静电场是研究静电场的—种最简单的方法。
在如图1所示的均匀介质中，静电场的电位分布满足拉普拉斯方程：图 1 静电场 图2 稳恒电流场2222220U U UX Y Z ∂∂∂++=∂∂∂ （1） 电场强度满足高斯定理：A ABB D d S E d S Q D d S E d S Q εε⎧==⎪⎪⎨==-⎪⎪⎩⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰(2) 在如图2的均匀导电介质中稳恒电流场的电位分布也满足拉普拉斯方程：导体 B- Q 导体 AQ -导体 B Q εQ 导体 A2222220U U UX Y Z ∂∂∂++=∂∂∂ （3） 电流密度j也满足高斯定理：A ABB j d S E d S I j d S E d S I σσ⎧==⎪⎪⎨==-⎪⎪⎩⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰（4） 通过比较两场，它们满足相同的数学规律，可以用稳恒电流场来模拟静电场，也就是说静电场的电力线和电位线与稳恒电流场的电流线和等位线具有相似的分布，所以测定出稳恒电流场的电位分布也就求得了与它相似的静电场的电位分布。
为了在实验中实现模拟，必须满足以下实验条件：(1) 静电场中的带电体与电流场中的电极形状必须相同或相似，位置—致。
实验四 静电场的描绘
实验四 静电场的描绘1、教学目标(1)学习用模拟法研究静电场；(2)描绘圆柱形电容器稳衡电流场的等势线，验证模拟法的正确性，从而加深对静电场概念的理解。
(3)用作图法处理数据。
2、教学难点和重点（1）理解圆柱形电容器静电场的分布E=Cr，可用y=（ln r ）和x=（0/r U U ）是直线关系来验证；（2）理解模拟法的原理和方法；（3）理解接线电路的设计思想：补偿法以使G 表电流为0，减小探针电流对电场分布的影响 。
3、实验仪器DF1731系列直流稳压电源、MF20型晶体管万用电表、AC5直流检流计、滑线变阻器（0.3A ，1.9K ）、、圆柱形电容器电极（包括记录用导电纸、复写纸、白纸）、游标卡尺、开关及导线（约10根）。
注：该实验不能用普通直流电压表测量，因其内阻小，对电流场影响大。
4、实验原理讲解概要（教材p59）4.1 设计思想问题：用直流电压表直接测量静电场的电势困难，因为用电压表必须接通电流，而静电场中没有电流。
此外，因为使用的测量仪器总是导体或电介质，与仪器相接的导线或探针必然是良导体，这些均不能移入被测静电场内，否则会改变待测静电场的分布。
解决方法：用稳压电流场模拟静电场的实验设计分析依据：静电场和电流场虽本质上不同，但规律形式上具有相似性，测量方法及其原理：利用静电场和稳恒电场的相似性，用稳恒电场代替静电场进行测量。
这种方法称为模拟法。
设计思想：将测试的电极或导体置于一涂有碳粉的导电纸上并保持良好接触。
再与直流电源相通，便在导电纸上形成了与被测电极或导体产生的稳衡电流场。
利用高内阻的直流电压表，测定等势线，根据等势线与电场线正交的性质，便可绘出待测场的电场线，由此欲求的电场分布就完全清楚了。
4.2二共轴无限长均匀带电圆柱体间的静电场（P60-61）设内、外电极之间的电位分别为Ua.U b 。
则Ua>U b ，其差为U 0=Ua-U b 。
在电场中的任意点P 的半径为r ，P 点与B 电极的电位差为Ur ，则满足：⎰-=rr a r aEdr U U （1）又根据高斯定理，电荷均匀分布的无限长圆柱体的场强大小为E=c/r （当r a <r<r b 时） （2）式中C 由圆柱体上线电密度决定，由以上二式可得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=⎰aa r r a r r rc U Edr U U aln （3） 由于b r r =处，b r U U =即⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=a b a b r r c U U ln ，则⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=a b ba r r U U c ln （4） 取0,0==b a U U U ，整理后得abr b r r U U r r ln ln ln 0-= （5） 则可得到设；r r B r A U U x r y ab b rln ;ln ;;ln 0-==== Bx A y += (6)在此电场中，通过打点法找出等位线，从外电极向内电极，同心圆等位线的电位U r （即U rb ）逐步升高。
实验四静电场描绘新
➢ 用稳恒电流场模拟静电场的条件
1. 静电场中的带电体与电流场中电极的形状、位置相同； 2. 稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀； 3. 电极的电导率远大于导电纸的电导率，保证电流场中的 电极（良导体）的表面近似是一个等势面； 4. 模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同， 保证电流场中电流线与静电场中电力线形状相同。
电势
一、电场力的功
b
dA F dl q0E dl
E dl
b
a
Aab q0 a E dl
点电荷
b
dA q0E dl q0 E dl cos
dl cos dr
Aab
rb q0q dr
ra 4 0r 2
qq0 ( 1 1 )
4 0 rb ra
q
rb
dr
r ra a q0
若在静电场中引入电表，势必使电场发生畸变； 3. 电表或其它探测器置于电场中，要引起静电感应，
使原场源电荷的分布发生变化。
➢ 模拟法
不直接研究自然现象或过程本身，而用与这些自 然现象或过程相似的模型来进行研究的一种方法。作 为科学研究中的一种最基础的方法，得到广泛的应用。
实验原理 ➢ 用稳恒电流场模拟静电场的依据
dl
F
22
电势能
保守力做功等于相应势能的减少
所以 ，静电力的功=静电势பைடு நூலகம்增量的负值
试验电荷 q0处于
a点电势能 Wa
b点电势能 Wb
b a
则ab电场力的功
取 W 0
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实验四静电场的描绘
1、教学目标
(1)学习用模拟法研究静电场；
(2)描绘圆柱形电容器稳衡电流场的等势线，验证模拟法的正确性，从而加深对静电场概念的理解。
(3)用作图法处理数据。
2、教学难点和重点
（1）理解圆柱形电容器静电场的分布E=C
r ，可用y=（ln r）和x=（
/
r
U U）是
直线关系来验证；（2）理解模拟法的原理和方法；（3）理解接线电路的设计思想：补偿法以使G表电流为0，减小探针电流对电场分布的影响。
3、实验仪器
DF1731系列直流稳压电源、MF20型晶体管万用电表、AC5直流检流计、滑线变阻器（，）、、圆柱形电容器电极（包括记录用导电纸、复写纸、白纸）、游标卡尺、开关及导线（约10根）。
注：该实验不能用普通直流电压表测量，因其内阻小，对电流场影响大。
4、实验原理讲解概要
（教材p59）
设计思想
问题：用直流电压表直接测量静电场的电势困难，因为用电压表必须接通电流，而静电场中没有电流。
此外，因为使用的测量仪器总是导体或电介质，与仪器相接的导线或探针必然是良导体，这些均不能移入被测静电场内，否则会改变待测静电场的分布。
解决方法：用稳压电流场模拟静电场的实验设计
分析依据：静电场和电流场虽本质上不同，但规律形式上具有相似性， 测量方法及其原理：利用静电场和稳恒电场的相似性，用稳恒电场代替静电场进行测量。
这种方法称为模拟法。
设计思想：将测试的电极或导体置于一涂有碳粉的导电纸上并保持良好接触。
再与直流电源相通，便在导电纸上形成了与被测电极或导体产生的稳衡电流场。
利用高内阻的直流电压表，测定等势线，根据等势线与电场线正交的性质，便可绘出待测场的电场线，由此欲求的电场分布就完全清楚了。
二共轴无限长均匀带电圆柱体间的静电场（P60-61）
设内、外电极之间的电位分别为。
则Ua>U b ，其差为U 0=Ua-U b 。
在电场中的任意点P 的半径为r ，P 点与B 电极的电位差为Ur ，则满足：
⎰-=r
r a r a Edr U U （1）
又根据高斯定理，电荷均匀分布的无限长圆柱体的场强大小为 E=c/r （当r a <r<r b 时） （2） 式中C 由圆柱体上线电密度决定，由以上二式可得
⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-=-=⎰a a r r a r r r c U Edr U U a
ln （3） 由于b r r =处，b r U U =即
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=a b a b r r c U U ln ，则⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=a b b
a r r U U c ln （4） 取0,0==
b a U U U ，整理后得
a
b
r b r r U U r r ln ln ln 0-
= （5） 则可得到设；r r B r A U U x r y a
b b r
ln ;ln ;;ln 0-===
= Bx A y += (6)
在此电场中，通过打点法找出等位线，从外电极向内电极，同心圆等位线的电位U r （即U rb ）逐步升高。
对每一等位线，则有一组变量（U r , r ），可获一组（x,y ）,则可在XOY 坐标系确定一点。
在电场足描绘多少条等位线，则可在XOY 坐标系描绘几个点，其连线应为直线。
由该直线的斜率与截距可定出圆柱形电容器的内电极半径r a 和外电极半径r b 的值。
5、实验内容
主导思想：通过描绘圆柱形电容器中稳恒电流场的分布，从而得出圆柱形电容器中静电场的分布，分析其实验结果与理论推导得出的静电场分布r
C
E =是否吻合。
从而检验模拟法的正确。
主要实验步骤如下：
1）了解圆柱形电容器的结构，用游标卡尺测量其电极半径 =a r , =b r 2）在圆柱形电容器铺平导电纸、复写纸和白纸，上好电极。
（注意1：电极和导电纸接触良好；注意２：在导电纸上不要画线、扎孔、折叠。
）
3）取电源参数E=6V ，晶体管万用表量程（直流０～６V ），检流计量程（ ０～１mA ）
4）按图1接线图检查分压器接线。
（检查分压器固定端与输出端是否正确连接，检查调节范围及线性精确程度），并将分压器置于安全位置。
5）由粗调到细调（逐步减小检流计保护电阻箱阻值并适当提高检流计灵敏度，找各等势点并轻打在导电纸上。
（U=~中至少选７个以上等势线，每个等势线至少有５个以上等势点）
6) 取出白纸，按教材P ６５进行数据处理 5、数据处理
1）在白纸上找出”最佳”圆心，连接等势线。
2）求出各圆的半径平均值r 。
记录参见表 1
3）根据教材p61，理论导出公式（４－６），令0
U U X r
=, r Y ln =，则X. Y 为线性
关系。
由实验值r U r -关系，计算X-Y(注:A U U =0)。
记录参见表2。
4）分别以X. Y 为横坐标、纵坐标作图。
用图解法求出图线的斜率和截距，从而求出a r ' 、b r ' 。
再与游标卡尺测出的a r 、b r 比较求相对误差。
=
ra E ||100%b B B r r r -⨯= ，=rb E ||
100%a A A
r r r -⨯= 6、实验结果分析与讨论
1）Y X -图线为直线否从图线结果验证p61公式（４—６）成立，所以静电场分布为r
C
E =
，与理论分析相同，从而证明模拟法的正确性。
2）比较实验值y 与P ６１（４—６）计算值，可分析模拟法的准确程度。
3）从相对误差=ra E ，=rb E 的结果可分析模拟法的准确程度。
7、讨论题：见教学提纲 附录：
表1 Ur 与r 对应关系
表2 X 与Y 对应关系
表3 用游标卡尺测电容器电极半径A B r r 、（游标卡尺精度，量程 ）
8、自测数据 见自测数据备课本。