用模拟法描绘静电场的实验方法和误差分析
用模拟法测绘静电场实验报告
一、实验目的1. 理解模拟实验法的适用条件。
2. 掌握用模拟法测绘静电场的原理和方法。
3. 加深对电场强度和电位概念的理解。
4. 通过实验，提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理静电场是由静止电荷产生的电场，其电场强度E与电荷量Q和距离r的关系为E=kQ/r^2，其中k为库仑常数。
静电场的电位U与电荷量Q和距离r的关系为U=kQ/r。
由于静电场中的电荷不运动，因此静电场是稳恒的。
在实验中，由于静电场中电荷不运动，直接测量静电场的电场强度和电位比较困难。
因此，我们采用模拟法，利用稳恒电流场来模拟静电场，从而间接测量静电场的分布。
稳恒电流场中，电流密度J与电场强度E的关系为J=σE，其中σ为电导率。
稳恒电流场的电位U与电流密度J和距离r的关系为U=-∫J·dr。
在模拟实验中，我们通过改变电流强度，调整模拟装置，使得模拟电流场的分布与静电场相似，从而间接测量静电场的分布。
三、实验仪器1. 模拟装置：同轴电缆和电子枪聚焦电极。
2. 静电场描绘仪。
3. 静电场描绘仪信号源。
4. 导线。
5. 数字电压表。
6. 电极。
7. 同步探针。
8. 坐标纸。
四、实验步骤1. 将同轴电缆的一端与静电场描绘仪连接，另一端与电子枪聚焦电极连接。
2. 调节静电场描绘仪信号源，输出一定电压。
3. 将电子枪聚焦电极放置在坐标纸上，调节电子枪的聚焦，使得电子束在坐标纸上形成一个清晰的光点。
4. 移动电子枪聚焦电极，在坐标纸上描绘出模拟电流场的等位线。
5. 根据等位线的分布，分析模拟电流场的电场强度和电位分布。
6. 通过比较模拟电流场和静电场的相似性，间接测量静电场的分布。
五、实验结果与分析1. 通过实验，我们成功描绘出模拟电流场的等位线，等位线呈同心圆分布，符合稳恒电流场的特性。
2. 通过分析等位线的分布，我们得出模拟电流场的电场强度和电位分布，与静电场的理论分布相似。
3. 实验结果表明，模拟法可以有效地测绘静电场的分布，为静电场的研究提供了方便。
模拟法测静电场示范实验报告
实验七：模拟法测静电场示范实验报告【实验目的】1.理解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概念的理解。
【实验仪器】YJ-MJ-M型激光描点模拟静电场描绘仪、白纸、夹子【实验原理】直接测量静电场，是非常困难的，因为：①静电场是没有电流的，测量静电场中各点的电势需要静电式仪表。
而教学实验室只有磁电式仪表。
任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转，所以想利用磁电式电压表直接测定静电场中各点的电势，是不可能的。
②任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻，若在静电场中引入电表，势必使电场发生严重畸变；同时，电表或其它探测器置于电场中，要引起静电感应，会使场源电荷的分布发生变化。
人们在实践中发现：两个物理量之间，只要具有相同的物理模型或相同的数学表达式，就可以用一个物理量去定量或定性地去模拟另一个物理量，这种测量方法称为模拟法。
本实验用稳恒电流场模拟静电场进行测量。
从电磁学理论知道，稳恒电流场与静电场满足相同的场方程：:衣E・d「=o （静电场的环路定理），〔预［E ∙dS =0 （闭合面内无电荷时静电场的高斯定理）；一—一———■■ ——「N j *dl =0 （由q E *dl =0 ,得q ^E∙dl = 0 ,又j = ^E ,故耳j ∙dl = 0 ），∖J ∙ds =0 （电流场的稳恒条件）；如果二者有相同的边界条件，则场分布必定相同，故可用稳恒电流场模拟静电场。
1.长直同轴圆柱面电极间的电场分布在真空中有一个半径为r o的长圆柱导体A和一个内半径为Ro的长圆筒导体B，其中心轴重合且均匀带电，设A、B各带等量异种电荷，沿轴线每单位长度上内外柱面各带电荷 Y和一心（即电荷线密度），它们在A 、B 之间形成静电场。
由对称性可知，在垂直于轴线的任一平面S 内，电场 线沿半径方向呈均匀辐射状分布，其等势面是不同半径的 圆柱面。
为了计算A 、B 间的电场强度，首先我们沿轴线 方向取一单位长度、底面半径为r 的同轴圆柱体表面为高 斯面（包围内柱面A ）。
实验报告静电场的描绘
电子信息与机电工程学院 普通物理实验 课实验报告级 物理(1) 班 B 2 组 实验日期 姓名: 学号 号 老师评定 实验题目： 静电场的描绘实验目的：1、学习用模拟法研究静电场。
2、描绘二种场结构的等位线。
仪器和用具：静电场模拟迹仪(一套)实验原理带电体的周围存在静电场，场的分布是由电荷的分布。
带电体的几何形状及周围介质所决定的。
由于带电体的形状复杂，大多数情况求不出电场分布的解析解，因此只能靠数值解法求出或用实验方法测出电场分布。
直接用电压表法去测量静电场的电位分布往往是困难的，因为静电场中没有电流，磁电式电表不会偏转；另外由于与仪器相接的探测头本身总是导体或电介质，若将其放入静电场中，探测头上会产生感应电荷或束缚电荷。
由于这些电荷又产生电场，与被测静电场迭加起来，使被测电场产生显著的畸变。
因此，实验时一般采用间接的测量方法(即模拟法)来解决。
1．用稳恒电流场模拟静电场模拟法本质上是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程模拟不易实现、不便测量的物理状态或过程，它要求这两种状态或过程有一一对应的两组物理量，而且这些物理量在两种状态或过程中满足数学形式基本相同的方程及边界条件。
本实验是用便于测量的稳恒电流场来模拟不便测量的静电场，这是因为这两种场可以用两组对应的物理量来描述，并且这两组物理量在一定条件下遵循着数学形式相同的物理规律。
例如对于静电场，电场强度E 在无源区域内满足以下积分关系⎰⎰=⋅Sd 0S E (2－1)⎰=⋅l d 0l E (2－2)对于稳恒电流场，电流密度矢量j 在无源区域中也满足类似的积分关系⎰⎰=⋅Sd 0S j (2－3)⎰=⋅ld 0l j (2－4)在边界条件相同时，二者的解是相同的。
当采用稳恒电流场来模拟研究静电场时，还必须注意以下使用条件。
(1)稳恒电流场中的导电质分布必须相应于静电场中的介质分布。
具体地说，如果被模拟的是真空或空气中的静电场，则要求电流场中的导电质应是均匀分布的，即导电质中各处的电阻率ρ必须相等；如果被模拟的静电场中的介质不是均匀分布的，则电流场中的导电质应有相应的电阻分布。
用模拟法测绘静电场
实验14 用模拟法测绘静电场对于带电导体（电极）在其周围空间形成的静电场，一般情况下，由于电极本身的形状各式各样（规则和不规则），所以在周围空间中的电场强度和电势的分布很难用函数关系式来表述。
因此一般通过实验来测绘。
但是静电场有一非常显著的特性，它对于置于场中的导体（测量仪器、探针）会产生静电感应现象，那么导体的电荷在静电场力的作用下就要重新分布，导体激发的附加电场与原电场叠加就引起原静电场的显著畸变。
为了相对准确的测量，在对静电场研究的过程中发现可以用稳恒电流场来代替静电场进行间接测量，从而相对准确地得到了电场强度和电势的关系。
[实验目的]1．通过模拟法的描述进一步掌握静电场的分布。
2．通过测量，进一步加强对电场强度和电势概念的理解。
3．掌握电场强度与电势的微分关系。
[实验原理]模拟法的本质是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程模拟不易实现、不便测量的状态或过程，只要这两种状态或过程有一一对应的两组物理量，并且这些物理量在两状态或过程下满足基本相同的数学方程。
在模拟法中一般所测量的物理量不是我们直接所要研究的对象，要使两个物理量相互对应，必须要满足一定的相似条件。
在本实验中，稳恒电流场和被模拟的静电场实现模拟的条件为：（1）两个场中的电极形状必须相同或相似，且在场中的位置相同；（2）电流场中的电极的电导率必须远大于导电介质的电导率，以保证电极可近似地视为等势体。
一般电极选用金属（铜或铁）制成，导电介质选用蒸馏水、导电纸（纸上涂有一薄层导电石墨）或其它一些电导率非常小的导电介质；（3）对于真空或空气中的静电场，必须要求电流场中的导电介质为均匀介质，即电导率处处相等。
如图1（a ）所示，在真空中有一半径为的长圆柱体（电极）r a A 和一内半径为的长圆筒导体（电极）B ，两电极同轴。
设电极r b A 、B 的电势分别为U 和U ，且（接地），各带等量异号电荷，在两极间产生静电场。
由静电场的高斯定理可求得在距轴线为A B 0=U B r 处任一点电势U 为： r ab b A r r r r r U U ln /ln =（1）（a ） （b ）图1 无限长同轴圆柱面的电场可见，两极之间产生的静电场的等势面是同轴的圆柱面。
用模拟法测绘静电场
实验14 用模拟法测绘静电场对于带电导体（电极）在其周围空间形成的静电场，一般情况下，由于电极本身的形状各式各样（规则和不规则），所以在周围空间中的电场强度和电势的分布很难用函数关系式来表述。
因此一般通过实验来测绘。
但是静电场有一非常显著的特性，它对于置于场中的导体（测量仪器、探针）会产生静电感应现象，那么导体的电荷在静电场力的作用下就要重新分布，导体激发的附加电场与原电场叠加就引起原静电场的显著畸变。
为了相对准确的测量，在对静电场研究的过程中发现可以用稳恒电流场来代替静电场进行间接测量，从而相对准确地得到了电场强度和电势的关系。
[实验目的]1．通过模拟法的描述进一步掌握静电场的分布。
2．通过测量，进一步加强对电场强度和电势概念的理解。
3．掌握电场强度与电势的微分关系。
[实验原理]模拟法的本质是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程模拟不易实现、不便测量的状态或过程，只要这两种状态或过程有一一对应的两组物理量，并且这些物理量在两状态或过程下满足基本相同的数学方程。
在模拟法中一般所测量的物理量不是我们直接所要研究的对象，要使两个物理量相互对应，必须要满足一定的相似条件。
在本实验中，稳恒电流场和被模拟的静电场实现模拟的条件为：（1）两个场中的电极形状必须相同或相似，且在场中的位置相同；（2）电流场中的电极的电导率必须远大于导电介质的电导率，以保证电极可近似地视为等势体。
一般电极选用金属（铜或铁）制成，导电介质选用蒸馏水、导电纸（纸上涂有一薄层导电石墨）或其它一些电导率非常小的导电介质；（3）对于真空或空气中的静电场，必须要求电流场中的导电介质为均匀介质，即电导率处处相等。
如图1（a ）所示，在真空中有一半径为的长圆柱体（电极）r a A 和一内半径为的长圆筒导体（电极）B ，两电极同轴。
设电极r b A 、B 的电势分别为U 和U ，且（接地），各带等量异号电荷，在两极间产生静电场。
由静电场的高斯定理可求得在距轴线为A B 0=U B r 处任一点电势U 为： r ab b A r r r r r U U ln /ln =（1）（a ） （b ）图1 无限长同轴圆柱面的电场可见，两极之间产生的静电场的等势面是同轴的圆柱面。
用模拟法测绘静电场实验示范报告
用【2 】模仿法测绘静电场试验示范报告【试验目标】1．懂得模仿试验法的实用前提.2．对于给定的电极,能用模仿法求出其电场散布.3．加深对电场强度和电势概念的懂得【试验仪器】双层静电场测试仪.模仿装配（同轴电缆和电子枪聚焦电极）.JDY型静电场描写电源.[试验道理]【试验道理】1.静电场的描写电场强度E是一个矢量.是以,在电场的盘算或测试中往往是先研讨电位的散布情形,因为电位是标量.我们可以先测得等位面,再依据电力线与等位面处处正交的特色,作出电力线,全部电场的散布就可以用几何图形清晰地表示出来了.有了电位U值的散布,由=UE-∇便可求出E的大小和偏向,全部电场就算肯定了.2.试验中的艰苦试验上想应用磁电式电压表直接测定静电场的电位,是不可能的,因为任何磁电式电表都须要有电流畅过才能偏转,而静电场是无电流的.再则任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻,若在静电场中引入电表,势必使电场产生轻微畸变;同时,电表或其它探测器置于电场中,要引起静电感应,使原场源电荷的散布产生变化.人们在实践中发明,有些测量在现实情形下难于进行时,可以经由过程必定的办法,模仿现实情形而进行测量,这种办法称为“模仿法”.3.模仿法来由两场屈服的纪律的数学情势雷同,如又知足雷同的边界前提,则电场.电位散布完全相相似,所以可用电流场模仿静电场.这种模仿属于数学模仿.静电场(无电荷区) 稳恒电流场(无电流区)⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⋅==⋅=⋅=⎰⎰⎰b a ab l d E U 0l d E 0S d D E D ε⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⋅==⋅=⋅=⎰⎰⎰b aab l d E U 0l d E 0S d j E j σ4.评论辩论同轴圆柱面的电场.电势散布 （1）静电场依据理论盘算,A.B 两电极间半径为r 处的电场强度大小为r E 02πετ=A.B 两电极间任一半径为r 的柱面的电势为a b rbV V A ln ln=（2）稳恒电流场在电极A.B 间用平均的不良导体（如导电纸.稀硫酸铜溶液或自来水等）衔接或填充时,接上电源（设输出电压为V A ）后,不良导体中就产生了从电极A 平均辐射状地流向电极B 的电流.电流密度为ρE j '=式中E ′为不良导体内的电场强度,ρ为不良导体的电阻率. 半径为r 的圆柱面的电势为a b rbV V A ln ln=图1.同轴圆柱面的电场散布 图2.不良导体圆柱面电势散布结论：稳恒电流场与静电场的电势散布是雷同的.因为稳恒电流场和静电场具有这种等效性,是以要测绘静电场的散布,只要测绘响应的稳恒电流场的散布就行了.[试验内容与步骤]1、测量无穷长同轴圆柱间的电势散布.（1）在测试仪上层板上放定一张坐标记载纸,基层板上放置水槽式无穷长同轴圆柱面电场模仿电极.加自来水填充在电极间.（2）接好电路.调节探针,使下探针浸入自来水中,触及水槽底部,上探针与坐标纸有1-2mm的距离.（3）接通电源,K2扳向“电压输出”地位.调节交换输出电压,使AB两电极间的电压为交换12V,保持不变.（4）移动探针,在A电极邻近找出电势为10V的点,用上探针在坐标纸上扎孔为记.同理再在A四周找出电势为10V的等势点7个,扎孔为记.（5）移动探针,在A电极四周找出电势分离为8V,6V,4V,2V的各8个等势点（圆越大,应多找几点）,办法如步骤（4）.（6）分离用8个等势点连成等势线（应是圆）,肯定圆心O的地位.量出各条等势线的坐标r（不一建都相等）,并分离求其平均值.（7）用游标卡尺分离测出电极A和B的直径2a和2b .（8）盘算各响应坐标r处的电势的理论值V理,并与试验值比较,盘算百分差.（9）依据等势线与电力线互相正交的特色,在等势线图上添置电力线,成为一张完全的两无穷长带等量异号电荷同轴圆柱面的静电场散布图.（10）以lnr为横坐标,V实为纵坐标,做V实-lnr曲线,并与V理-lnr曲线比较2.测量聚焦电极的电势散布（选做）分离测10.00V.9.00V.8.00V.7.00V.6.00V.5.00V.4.00V.3.00V.2 .00V.1.00V.0.00V等,一般先测5 .00V的等位点,因为这是电极的对称轴.步骤同上 [数据记载]模仿电场散布测试数据V A =10.00±0.01V 2a=1.624±0.002cm 2b=8.580±0.002cmV 理(V) 8.00 6.00 4.00 3.00 2.00 1.00 r(cm) 1．10 1．50 2．15 2.55 ？ 3．58 V 理8．17 6.31 4.14 3．12 ？ 1.07 (%)理理实V V V2．1%4．9%3．4%3．8%？6．5%处理：1.用圆规和曲线板绘出园柱形同轴电缆电场等位线(留意电极的地位).2.依据电力线垂直等位面,绘出电力线. 贴图1：同轴圆柱体贴图2：聚焦电极电力线实线等势线虚线3.在圆柱形电缆电场散布图上量出各等位线的半径,盘算V 并与理论值比较,求出其相对误差.（1）1 1.10r cm =;则11ln()8.17()ln()Ar b V V V a b ==;100% 2.2%v V V E V -=⨯=-理实理（2）2 1.50r cm =;则12ln()6.31()ln()Ar b V V V a b ==;100% 5.0%v V V E V -=⨯=-理实理（3）要具体盘算 （4）要具体盘算 （5）要具体盘算012345678900.511.5lnr(cm)U (V )理论值实际值线性 (实际值)线性 (理论值)成果剖析：（1）由图中可以看出现实测量值都在理论值的下方,解释试验的误差重要来自体系误差.本次测量中误差最小为2.1%,最大为6.5%,超出了仪器的精度1%,以为体系误差在操作中某试验前提未相符时引入的,并且半径越小的地方误差越大.这充分辩明试验中要保证水槽的水介质要平均散布,并且描写的等势点不能太少,不然半径会引入较大的误差.（2）等势面由人工拟合,是以半径的盘算较光滑,估量至少0.2r cm∆=,剖析对第一组的影响,由lnlnArbV Vab=知,8.00.21.090.406 1.1ln ln2.145AVV rV r Var rb∂∆∆=∆=⋅=⋅=∂1.09100%12%8Ev=⨯≈解释在肯定命据点时,必定要保证装配以及操作的稳固性,别的数据尽量多,以削减试验值的波动性.。
模拟法测静电场示范实验报告
模拟法测静电场示范实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验七:模拟法测静电场 示范实验报告【实验目的】1． 理解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概念的理解。
【实验仪器】YJ-MJ-Ⅲ型激光描点模拟静电场描绘仪、白纸、夹子 【实验原理】直接测量静电场，是非常困难的，因为：① 静电场是没有电流的，测量静电场中各点的电势需要静电式仪表。
而教学实验室只有磁电式仪表。
任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转，所以想利用磁电式电压表直接测定静电场中各点的电势，是不可能的。
② 任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻，若在静电场中引入电表，势必使电场发生严重畸变；同时，电表或其它探测器置于电场中，要引起静电感应，会使场源电荷的分布发生变化。
人们在实践中发现：两个物理量之间，只要具有相同的物理模型或相同的数学表达式，就可以用一个物理量去定量或定性地去模拟另一个物理量，这种测量方法称为模拟法。
本实验用稳恒电流场模拟静电场进行测量。
从电磁学理论知道，稳恒电流场与静电场满足相同的场方程： 0E dl •=⎰ （静电场的环路定理）， 0E dS •=⎰⎰（闭合面内无电荷时静电场的高斯定理）； 0j dl •=⎰（由⎰=•0l d E，得⎰=•0l d E σ，又E j σ=，故⎰=•0l d j ），0j ds •=⎰⎰（电流场的稳恒条件）； 如果二者有相同的边界条件，则场分布必定相同，故可用稳恒电流场模拟静电场。
1．长直同轴圆柱面电极间的电场分布在真空中有一个半径为r 0的长圆柱导体A 和一个内半径为R0的长圆筒导体B ，其中心轴重合且均匀带电，设A 、B 各带等量异种电荷，沿轴线每单位长度上内外柱面各带电荷σ+和σ-(即电荷线密度)，它们在A 、B 之间形成静电场。
用模拟法描绘静电场的实验方法和误差分析
用模拟法描绘静电场的实验方法和误差分析
模拟法描绘静电场实验概述
模拟法描绘静电场是指通过虚拟实验仪器，以及数学方法建立起一个电场模拟
环境，用于表示和探究物理上不可实现或不易实现的静电场微观特性研究。
因为实验条件上的限制，使得某些实验难以直接实施，而模拟法则是一种有效补充在这些实验上难以测试的选项。
模拟法描绘静电场实验步骤
第一步，在实验中设定一个特定的静电场，如，一个圆形静电场，以及它的电
荷分布以及想要测量的电位分布，以及有关参数，决定有关系统解析解的几何形态、坐标系以及实际静电场的解析解。
第二步，利用数值方法离散化实际场的空间，采用一定的离散计算，计算场的
平均点的坐标，用于收集其相邻的点的相关值，并利用它们准备出新的数值解释。
第三步，将离散后的数据用于求取静电场的实际空间表示，根据电荷的位置和
分布，电场可以离散化为一系列的电荷源邻域，通过计算非线性方程组来表示电场，用于形成一个显示电场模型。
第四步，误差分析，针对获得的模拟数据进行误差分析，得出系统和静电场计
算的数值精度，使用一系列度量和方法来测量静电场实验的精度和准确性。
模拟法描绘静电场的应用
模拟法描绘静电场的应用非常广泛，由于它提供了一种快速准确的推导方法，
可以用于决定静电场的空间分布特性、角度变化的分析，可以进行精确的定位、电荷运动的测量等。
此外，模拟法描绘静电场也可以用于模拟量子物理实验中的多体系统，为量子力学、量子化学等实验提供方便。
静电场的模拟与描绘实验报告
静电场的模拟与描绘实验报告静电场的模拟与描绘实验报告一、实验目的本实验旨在通过静电场的模拟与描绘实验，了解和掌握静电场的特性，通过实验数据直观地认识静电场的分布与变化规律，增强理论与实践相结合的能力。
二、实验原理静电场是指电场中由于带电体之间的相互作用而产生的电场力，其基本特征包括电场强度、电势差、电容等。
静电场的模拟与描绘实验通过在导电介质上施加静电荷，利用其产生的电场力作用，模拟实际带电体的电场分布与变化。
三、实验步骤1.准备实验器材：导电介质（如金属板、金属丝等）、绝缘材料（如纸片、塑料片等）、静电发生器、测量仪表（如电压表、电流表等）、电源等。
2.搭建实验装置：将导电介质放置在绝缘材料上，通过静电发生器在导电介质上施加静电荷，连接电源和测量仪表，准备进行实验。
3.进行实验：开启电源，调整静电发生器，使导电介质带上静电荷，观察并记录测量仪表的读数。
4.记录数据：将实验过程中测得的各项数据记录在实验记录表中，包括时间、电压、电流等。
5.分析数据：根据记录的数据，分析静电场的分布与变化规律。
6.整理器材：实验结束后，断开电源，拆除实验装置，整理实验器材。
四、实验结果及分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：1.静电场的分布是不均匀的，导体表面附近的电场强度最大，随着距离的增加，电场强度逐渐减小。
2.静电场的分布与带电体的形状、大小、位置等因素有关。
例如，球体带电后在周围空间产生的电场分布呈球对称性，而平板带电后在周围空间产生的电场分布则为二维平面对称性。
3.通过测量仪表的读数可以发现，随着时间的推移，静电场的电势差和电流会发生变化。
这是因为在静电场中，电势差和电流的存在会导致电荷的迁移和分布变化，从而影响电场的分布和强度。
4.通过对比不同材料和不同形状的导电介质在相同条件下产生的静电场分布情况，可以发现不同材料的导电性能和介电常数等因素对静电场的分布和强度有显著影响。
综上所述，本实验通过静电场的模拟与描绘，揭示了静电场的分布与变化规律。
用模拟法测绘静电场实验报告
用模拟法测绘静电场实验报告实验目的，通过模拟法测绘静电场，探究静电场的分布规律。
实验仪器，静电场模拟装置、静电场测量仪、导线、电荷点源等。
实验原理，静电场是由电荷引起的，电荷周围存在静电场。
在电场中，电荷会受到电场力的作用，这种力的大小和方向与电荷的大小和位置有关。
通过模拟法可以模拟出静电场的分布情况，进而研究静电场的性质。
实验步骤：1. 将静电场模拟装置放置在实验台上，并连接好静电场测量仪。
2. 调节模拟装置中的电荷点源位置，使其在不同位置放置电荷点源。
3. 通过测量仪器记录下不同位置的电场强度，并绘制出电场线分布图。
4. 根据实验数据，分析电场的分布规律，探究电场强度与电荷点源位置的关系。
实验结果与分析：通过实验数据和电场线分布图的分析，我们发现电场强度与电荷点源的位置呈现出明显的规律性。
当电荷点源靠近时，电场强度较大，随着距离的增加，电场强度逐渐减小。
这与静电场的理论分布规律相符合。
同时，我们还发现了电场线的分布形态，可以清晰地展现出电场的方向和强度分布情况。
结论：通过模拟法测绘静电场实验，我们成功地探究了静电场的分布规律。
实验结果表明，电场强度与电荷点源位置呈现出一定的关系，这为我们进一步研究静电场的性质提供了重要的实验基础。
同时，通过实验还可以直观地观察到电场线的分布形态，从而更加深入地理解了静电场的特性。
总结：静电场是物理学中重要的研究对象，通过模拟法测绘静电场实验，我们可以直观地了解电场的分布规律。
本实验的成功进行，为我们进一步深入研究静电场的特性提供了重要的实验基础。
希望通过这次实验，能够增进我们对静电场的认识，为今后的学习和研究打下坚实的基础。
用模拟法测绘静电场实验报告!!
用模拟法测绘静电场实验报告!!篇一：模拟法测绘静电场实验思考题答案用模拟法测绘静电场预习思考题1．用电流场模拟静电场的理论依据是什么？模拟的条件是什么？用电流场模拟静电场的理论依据是：对稳恒场而言，微分方程及边界条件唯一地决定了场的结构或分布，若两种场满足相同的微分方程及边界条件，则它们的结构也必然相同，静电场与模拟区域内的稳恒电流场具有形式相同的微分方程，只要使他们满足形式相同的边界条件，则两者必定有相同的场结构。
模拟的条件是：稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同；稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀，并满足σ极>>σ介以保证电流场中的电极（良导体）的表面也近似是一个等势面；模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。
2．等势线和电场线之间有何关系？等势线和电场线处处相互垂直。
3．在测绘电场时，导电微晶边界处的电流是如何流动的？此处的电场线和等势线与边界有什么关系？它们对被测绘的电场有什么影响？在测绘电场时，导电微晶边界处的电流为0。
此处的电场线垂直于边界，而等势线平行于边界。
这导致被测绘的电场在近边界处受边界形状影响产生变形，不能表现出电场在无限空间中的分布特性。
分析讨论题1．如果电源电压增大一倍，等势线和电场线的形状是否发生变化？电场强度和电势分布是否发生变化？为什么？如果电源电压增大一倍，等势线和电场线的形状没有发生变化，但电场强度增强，电势的分布更为密集。
因为边界条件和导电介质都没有变化，所以电场的空间分布形状就不会变化，等势线和电场线的形状也就不会发生变化，但两电极间的电势差增大，等势线的分布就更为密集，相应的电场强度就会增加。
2．在测绘长直同轴圆柱面的电场时，什么因素会使等势线偏离圆形？测绘长直同轴圆柱面的电场时测到的等势线偏离圆形，可能的原因有：电极形状偏离圆形，导电介质分布不均匀，测量时的偶然误差等等。
3．从对长直同轴圆柱面的等势线的定量分析看，测得的等势线半径和理论值相比是偏大还是偏小？有哪些可能的原因导致这样的结果？⑴偏大，可能原因有电极直径测量偏大，外环电极表面有氧化层产生附加电阻，电压标示器件显示偏大等；⑵偏小，可能原因有电极直径测量偏小，中心电极表面有氧化层产生附加电阻，电压标示器件显示偏小等。
用模拟法测绘静电场实验报告
用模拟法测绘静电场实验报告【一】实验目的及实验仪器实验目的: 1.学习用模拟法测绘静电场的分布;2.加深对电场强度及电位概念的理解。
实验仪器:电源、毫米方格纸、导线、静电场测绘仪、万用表【二】实验原理及过程简述一.实验原理:1.模拟的依据:由电磁理论知道，稳恒电流的电场和相应的静电场空间形式是一致的。
只要电极形状一定，空间介质均匀，在任何一个考察点均有U稳恒＝U静电，或E稳恒＝E静电。
稳恒电流场与静电场的分布也是相同的，因此欲测绘静电场的分布，只要测绘相应的稳恒电流的电场。
2.电压表法:以平行输电线的电极A、B模拟等值异号电荷，测绘电场分布情况。
将电报A、B与导电勿紧密接触，接通电源E，则在导电纸上形成平面电流场，电流由A向B辐向传导，导电物质上任一点具有确定的电位U c，可由电压表指示，将具有相同U c的点相连即为等位线。
3.检流记法:检流计追G跨接在C、D两端，D点的电位由分压器预先测量，当U c＝U时，电流计中无电流通过，指针不偏转，移动测笔C，找到这些使G不偏转的点，然后连接起来，即为U D的等位线。
4.方法依据:场强E在数值上等于电位梯度，方向指向电位降落的方向。
二.过程简述:1.记录电极尺寸a和b。
接通电路，将开关拨到"校准"，得出U a。
2.将开关拨到"读数"，固定毫米方格纸，测绘平行输电线(模拟等值异号点电荷)的等位线簇。
取U r＝2，4，6，8，10v共五组，每组穿大约10个点数，取下方格纸，连接电位相等的点得等位线，根据电场线与等位线垂直，作出电场线。
3.固定另一张毫米方格纸，测绘同轴电缆(模拟同轴圆柱带电体)的等位线簇。
取U r＝2，4，6，8，10v共五组，每组穿大约10个点数，取下方格纸，连接电位相等的点得等位线，根据电场线与等位线垂直，作出电场线，量取五个等位线圈的等位半径R P。
根据公式计算相应理论电位半径R T＝b/[b/a∧(U r/U a)]，并计算绝对误差和目标误差E(%)＝(R T－R P)/R T×100%。
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
模拟法测绘静电场实验示范报告【实验目的】1． 理解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概念的理解【实验仪器】JDY 型双层静电场测试仪、JDY 型静电场描绘电源、模拟装置（同轴电缆和电子枪聚焦电极）。
【实验原理】 1、静电场的描述电场强度E 是一个矢量。
因此，在电场的计算或测试中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面处处正交的特点，作出电力线，整个电场的分布就可以用几何图形清楚地表示出来了。
有了电位U 值的分布，由 UE -∇= 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，因为任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转，而静电场是无电流的。
再则任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻，若在静电场中引入电表，势必使电场发生严重畸变；同时，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。
人们在实践中发现，有些测量在实际情况下难于进行时，可以通过一定的方法，模拟实际情况而进行测量，这种方法称为“模拟法”。
由于静电场和稳恒电流场服从的规律的数学形式相同,如又满足相同的边界条件,则电场、电位分布完全相类似，所以可用电流场模拟静电场。
这种模拟属于数学模拟。
静电场(无电荷区) 稳恒电流场(无电流区)⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⋅==⋅=⋅=⎰⎰⎰b aab l d E U 0l d E 0S d D E D ε⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⋅==⋅=⋅=⎰⎰⎰b aab l d E U 0l d E 0S d j E jσ3、讨论同轴圆柱面的电场、电势分布 （1）静电场根据理论计算，A 、B 两电极间半径为r 处的电场强度大小为rE 02πετ=A 、B 两电极间任一半径为r 的柱面的电势为ab r b V V Alnln=（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V A ）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。
静电场描绘实验报告误差分析
静电场描绘实验报告误差分析
静电场描绘实验是在物理实验中用于研究及测量物体间的电场的一种实验方法。
它具有测量精度高、时间短、不受观察者干扰的特点，在物理实验中大量使用。
但是，就算是精度极高的实验，仍然存在一定的误差情况。
针对这一现象，本文将对误差情况和原因进行分析，以尽可能提升实验结果精度。
静电场描绘实验可能出现的误差，主要有以下三类。
首先，实验环境可能会对最终结果产生影响，比如太阳能、静电场和磁场对测量结果造成影响。
其次，随着测量精度的增加，检测器的精度也会降到微小程度，所以受到温度、湿度和其他条件的影响也会引发测量误差。
另一方面，实验操作者如果存在疏忽或认识上的误区，也会导致一定程度的误差。
为了能够有效降低实验操作过程中可能出现的误差，我们应该更加认真地完成测量工作，并注意以下分析细节：首先，在观测前，可以用探测器进行探测环境，检测室内的太阳能、静电场和磁场，如有需要可以进行相应的调节；其次，在测量的过程中，可以加大检测器的精度，以减少受环境条件影响的可能；最后，要仔细核查实验中实验操作者的运算，消除可能出现的认识误差。
总体而言，静电场描绘实验可能出现的误差与测量环境、观测仪器精度及实验操作者的认识有关，因此可以采取一些相应措施降低可能出现的误差，以提高实验结果的精度。
静电场描绘实验误差及处理方法
静电场描绘实验误差及处理方法静电场描绘实验是物理学实验中常用的一种实验方法，主要用于观察和研究静电场的分布情况。
然而，在进行这种实验时，也会存在一定的误差。
本文将探讨静电场描绘实验中可能出现的误差及处理方法，并提供一些拓展内容。
在进行静电场描绘实验时，可能会遇到以下几种误差：1. 仪器误差：使用的测量仪器本身存在一定的误差。
例如，描绘电场线时使用的电荷探测器可能存在灵敏度不一致或者读数不准确的问题。
可以通过校准仪器或者使用更加精确的测量仪器来减小这种误差。
2. 环境影响：实验环境中可能存在一些干扰因素，如风、湿度等。
这些因素可能会对电荷的分布产生影响，进而导致描绘结果不准确。
为减小这种误差，可以选择在相对稳定的实验环境中进行实验，并注意隔绝干扰因素。
3. 电荷分布不均匀：在一些情况下，电荷分布可能不完全均匀。
例如，电极上存在不均匀的电荷分布，或者电场中存在其他电荷产生的影响。
这会导致描绘出的电场线不完全符合理论预期。
可以通过增加测量点的数量，并在不同位置进行多次测量，以获得更准确的电场分布情况。
拓展内容：1. 误差分析：除了上述常见的误差来源外，还可以进行更加详细的误差分析。
例如，可以通过不同电荷大小和布置方式的对比实验，评估不同因素对描绘结果的影响程度。
通过误差分析，可以进一步改进实验方法和仪器设计，提高实验的准确性和可重复性。
2. 数值模拟：除了实际进行实验外，还可以利用计算机模拟方法，对静电场进行数值模拟。
通过建立合适的数学模型，可以模拟不同电荷分布情况下的静电场分布，并与实验结果进行对比。
这样可以验证实验结果的准确性，并进一步研究电场的复杂特性。
总结起来，静电场描绘实验中存在一些误差，包括仪器误差、环境影响和电荷分布不均匀等。
通过校准仪器、控制环境和增加测量点数量等方法可以减小这些误差。
此外，还可以进行误差分析和数值模拟，以提高实验的准确性和可靠性。
模拟法测绘静电场实验示范报告
模拟法测绘静电场实验示范报告1. 实验目的本实验的主要目的是通过模拟法测绘静电场，学习静电场的基本概念和相关计算方法，并掌握使用静电力计、数字万用表等仪器的操作方法和技巧。
2. 实验原理静电场是指存在电荷分布的空间区域内，电荷所产生的电场作用于在其中的试验电荷。
静电场的特点是无旋、无源，且具有叠加原理。
在实际测量中，静电场多采用电势差方法进行研究，即通过测量不同位置的电势差，推算出电荷的分布情况。
模拟法测绘静电场实验是指通过电荷的沉积和排斥作用，模拟出静电场的分布情况。
一般采用带电细铁丝或导线作为电荷源，将其插入测试区域内，再利用静电力计或数字万用表等仪器测量不同位置的电势差，最终得出静电场的分布情况。
3. 实验器材和设备静电力计、电势计、数字万用表、带电细铁丝或导线等。
4. 实验步骤2) 准备带电细铁丝或导线，并将其插入测试区域内，调整其位置和方向，使其尽量均匀地分布在测试区域内。
3) 将电势计和数字万用表等仪器校准好，确保其准确可靠。
4.2 静电场模拟和测量1) 打开静电力计，将其静电感应板置于测试区域内，观察静电力计显示的读数，确定测试区域内的静电场强度。
2) 接通电势计和数字万用表等仪器，分别测量不同位置的电势差和电场强度，记录并计算出静电场的分布情况。
3) 根据实验数据，绘制出静电场分布图，分析其特点和规律。
1) 关闭仪器设备，进行清理和整理。
2) 统计实验数据并撰写实验报告。
5. 实验注意事项1) 操作仪器前，应先熟悉其使用方法和注意事项，并进行相应的校准和调试。
2) 在测试区域内移动时，应避免带电细铁丝或导线与静电力计等仪器相碰或擦拭，以免造成干扰或损坏。
3) 测量过程中，应注意保持测试区域的环境稳定和相对干燥，以免影响测试结果。
4) 实验结束后，应及时清理和整理仪器设备，并保存好相关数据和记录。
6. 实验结果分析通过模拟法测绘静电场实验，我们成功地测量出了测试区域内的静电场分布情况，并绘制出了相应的静电场分布图。
用模拟法描绘静电场的实验报告
用模拟法描绘静电场的实验报告模拟法是一种常用的研究静电场的方法，通过计算机模拟可以描绘出静电场的分布情况。
本实验通过模拟法来描绘静电场，以期进一步了解静电场的特性和规律。
实验设备和材料：计算机、静电场模拟软件、电荷模型实验步骤：1. 打开计算机，运行静电场模拟软件。
2. 在软件中创建一个空间模型，并设置合适的尺寸和坐标系。
3. 在模型中添加电荷模型，可以选择单个点电荷、多个点电荷或者电荷分布。
4. 设置电荷的电量大小和位置，可以根据需要调整电荷的正负性。
5. 运行模拟软件，等待计算机进行计算。
6. 根据计算结果，观察静电场的分布情况。
7. 根据需要，可以调整电荷的位置、电量大小等参数，重新运行模拟软件，观察静电场的变化。
实验结果：通过静电场模拟软件，我们可以清晰地看到静电场的分布情况。
在模拟软件中，静电场用箭头表示，箭头的长度和方向表示静电场的大小和方向。
根据箭头的密度和分布情况，我们可以得出静电场的强度和方向。
实验分析：通过模拟法描绘静电场，我们可以观察到静电场的特性和规律。
静电场是由电荷产生的，电荷的正负性决定了静电场的方向；电荷的大小决定了静电场的强度。
在模拟软件中，我们可以调整电荷的位置和电量大小，通过观察静电场的变化，可以进一步了解电荷对静电场的影响。
静电场的分布情况与电荷的位置和电量大小有关。
当电荷间距离较远时，静电场呈现出较弱的分布；而当电荷间距离较近时，静电场呈现出较强的分布。
此外，当电荷的电量增大时，静电场的强度也会增大。
通过模拟法描绘静电场，我们可以更直观地观察和理解静电场的特性。
静电场广泛应用于电子学、物理学等领域，在电荷分布、电场力等方面具有重要的作用。
模拟法的应用使我们能够更方便地研究和分析静电场的特性，为相关领域的研究提供了有力的工具。
总结：通过模拟法描绘静电场的实验，通过计算机模拟可以直观地观察和分析静电场的特性。
模拟法的应用使我们能够更方便地研究和分析静电场的特性，为相关领域的研究提供了有力的工具。
模拟法测绘静电场实验报告 [对模拟静电场实验的探讨]
![模拟法测绘静电场实验报告 [对模拟静电场实验的探讨]](https://img.taocdn.com/s3/m/26f5bc2f6f1aff00bfd51ede.png)
模拟法测绘静电场实验报告[对模拟静电场实验的探讨]当我们将一个电极和另一个电极按一定位置摆放时，它们就会相互作用，这种作用可以通过电场分布形象地表达出来。
当两个电极都是同性电极时，其电场线呈相互排斥分布；而当两个电极是异性电极时，其电场线呈相互吸引分布。
然而我们如何去描述和表达这种电场的分布呢？以前我们就学过了静电场的描绘：将正负电极按一定的距离置于导电介质分布均匀的导电纸上；然后任意选取一个参考点，把灵敏电流计一端接此点，另一端移动寻找出一系列使电流示数为零的点，这些点的连线就是一条等势线（等势点间没有电势差，也就不会有电流通过电流计）；再用同样的方法描绘出几条不同的等势线；最后描绘出一系列垂直于等势线的平滑曲线，且由正极指向负极，这些有向曲线就是电场线。
电场线的分布越紧密，说明此处的电场强度越强。
相反，如果电场线的分布越稀疏，说明此处的电场强度越弱。
这一系列的电场线的分布就体现了两个电极间的实际的抽象的电场分布。
本次实验我们采用了一种新的思想去解决这个旧的问题——用电流场模拟静电场。
用电流场模拟静电场属于代替或类比模拟。
为何可以可以进行模拟？我们是如何进行实验设计和操作的？它与用灵敏电流计探点描绘相比是否有优越之处？优越在哪里？下面将对“‘同轴电缆横截面上的电场分布图’和‘聚焦电极横截面上的电场分布图’的描绘”实验的分析作为解答.这种模拟是有理论根据的，本实验采用均匀导电介质中的稳恒电流场来模拟真空中的静电场，因为均匀导电介质中的电流场和真空中的静电场具有有相似性。
这两种场可以分别用两组对应的物理量来描述，这两组物理量遵循数学形式上相同的物理规律。
当电流场中的电极与静电场中的导体具有相同的形状和位置时，它们就会有相同的电位分布。
我们可以通过用伏特表测量稳恒电流场的电位分布来描绘静电场的电位分布。
对无限长同轴圆柱形电缆的静电场的剖析：由正负电极组成的同轴圆柱形电缆（如图（2））的静电场中的等势面是一个个同轴圆柱面，而且任意一个垂直于轴线的横截面有相同的电场分布（如图（3）），当然等势线的分布也一样。