用模拟法测绘静电场实验示范报告

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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

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。

大学物理实验模拟静电场实验报告

大学物理实验模拟静电场实验报告一、实验目的1、学习用模拟法测绘静电场的分布。

2、加深对静电场概念和电场强度、电势等物理量的理解。

二、实验原理1、静电场的描述静电场是由静止电荷所产生的一种特殊物质形态，其基本特征是对放入其中的电荷有力的作用。

电场强度E 是描述电场力性质的物理量，定义为单位正电荷在电场中所受的力；电势 V 是描述电场能性质的物理量，某点的电势等于单位正电荷从该点移至电势零点时电场力所做的功。

2、模拟法测绘静电场直接测量静电场的分布是很困难的，因为静电场中没有电流，一般的磁电式仪表不起作用，而且测量探头的引入会导致原静电场的分布发生改变。

模拟法是在一定条件下，用一种易于实现、便于测量的物理场来模拟另一种不易测量的物理场。

本实验用稳恒电流场来模拟静电场。

对于静电场，其场强分布满足高斯定理和环路定理。

对于稳恒电流场，其电流分布也满足类似的规律。

在两种场中，若电极的形状、相对位置和电导率分布相同，且边界条件一致，则它们的场分布相同。

3、同轴圆柱面间静电场的分布设圆柱形电极 A 的半径为 ra，电位为 Va，圆柱形电极 B 的半径为rb（rb ＞ ra），电位为 Vb（通常接地，Vb ＝ 0），则在两电极间的空间，电场中距离轴线为 r 处的电势为：＼ V ＝ V_a ＼frac{＼ln(r ／ r_a)｝｛＼ln(r_b ／ r_a)｝＼电场强度为：＼ E ＝＼frac{dV}｛dr} ＝＼frac{V_a}｛r ＼ln(r_b ／ r_a)｝＼三、实验仪器静电场描绘仪、直流稳压电源、电压表、坐标纸、导电纸、探针等。

四、实验内容及步骤1、连接电路将静电场描绘仪与直流稳压电源连接好，确保电路连接正确无误。

2、安放电极将圆柱形电极 A 和 B 安放在静电场描绘仪的相应位置上。

3、铺设导电纸在电极上铺上导电纸，使其与电极良好接触。

4、测量电势用探针在导电纸上选取若干个点，测量这些点的电势，并记录下来。

用模拟法测绘静电场实验示范报告

用模拟法测绘静电场实验示范陈述之杨若古兰创作【实验目的】1．懂得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】双层静电场测试仪、模拟安装（同轴电缆和电子枪聚焦电极）、JDY型静电场描绘电源.[实验道理]【实验道理】1、静电场的描述电场强度E是一个矢量.是以，在电场的计算或测试中常常是先研讨电位的分布情况，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，全部电场的分布就可以用几何图形清楚地暗示出来了.有了电位U 值的分布，由即可求出E的大小和方向，全部电场就算确定了.2、实验中的困难实验上想利用磁电式电压表直接测定静电场的电位，是不成能的，因为任何磁电式电表都须要有电流通过才干偏转，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，要惹起静电感应，使原场源电荷的分布发生变更.人们在实践中发现，有些测量在实际情况下难于进行时，可以通过必定的方法，模拟实际情况而进行测量，这类方法称为“模拟法”.3、模拟法理由两场服从的规律的数学方式不异,如又满足不异的鸿沟条件,则电场、电位分布完好相类似，所以可用电流场模拟静电场.这类模拟属于数学模拟.静电场(无电荷区) 稳恒电流场(无电流区)4、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A、B两电极间任一半径为r的柱面的电势为（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）后，不良导体中就发生了从电极A均匀辐射状地流向电极VAB的电流.电流密度为式中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的圆柱面的电势为图2结论：稳恒电流场与静电场的电势分布是不异的.因为稳恒电流场和静电场具有这类等效性，是以要测绘静电场的分布，只需测绘响应的稳恒电流场的分布就行了.[实验内容与步调]1、测量无穷长同轴圆柱间的电势分布.（1）在测试仪上层板上放定一张坐标识表记标帜录纸，基层板上放置水槽式无穷长同轴圆柱面电场模拟电极.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.调节交流输出电压，使AB两电极间的电压为交流12V，坚持不变.（4）挪动探针，在A电极附近找出电势为10V的点，用上探针在座标纸上扎孔为记.同理再在A四周找出电势为10V的等势点7个，扎孔为记.（5）挪动探针，在A电极四周找出电势分别为8V，6V，4V，2V的各8个等势点（圆越大，应多找几点），方法如步调（4）.（6）分别用8个等势点连成等势线（应是圆），确定圆心O的地位.量出各条等势线的坐标r（纷歧定都相等），并分别求其平均值.（7）用游标卡尺分别测出电极A和B的直径2a和2b .（8）计算各响应坐标r处的电势的理论值V，并与实验理值比较，计算百分差.（9）根据等势线与电力线彼此正交的特点，在等势线图上添置电力线，成为一张完好的两无穷长带等量异号电荷同轴圆柱面的静电场分布图.（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分布（选做）分别测10.00V、9.00V、8.00V、7.00V、6.00V、4.00V、3.00V、2 .00V、1.00V、0.00V等，普通先测5 .00V的等位点，因为这是电极的对称轴.步调同上[数据记录]模拟电场分布测试数据VA=±0.01V 2a=± 2b=±V理(V)r(cm)1．10 1．50 2．15 ？3．58 V理8．17 3．12 ？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、根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3、在圆柱形电缆电场分布图上量出各等位线的半径,计算V 并与理论值比较,求出其绝对误差.（1）1 1.10r cm =；则11ln()8.17()ln()Ar b V V V a b ==；（2）2 1.50r cm =；则12ln()6.31()ln()Ar b V V V a b ==；（3）要具体计算（4）要具体计算（5）要具体计算结果分析：（1）由图中可以看出实际测量值都在理论值的下方，说明实验的误差次要来自零碎误差.本次测量中误差最小为2.1%，最电力线实线等势线虚线大为6.5%，超出了仪器的精度1%，认为零碎误差在操纵中某实验条件未符合时引入的，而且半径越小的地方误差越大.这充分说明实验中要包管水槽的水介质要均匀分布，而且描绘的等势点不克不及太少，否则半径会引入较大的误差.（2）等势面由人工拟合，是以半径的计算较粗糙，估计至说明在确定数据点时，必定要包管安装和操纵的波动性，另外数据尽量多，以减少实验值的动摇性.。

模拟法测绘静电场实验报告

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，在实验中掌握静电学原理。

实验仪器：静电场模拟仪、导电笔、示波器等。

实验原理：静电场是指由电荷引起的空间中的电场。

通过模拟法可以在模拟器上模拟出各种不同的电荷分布情况，并通过导电笔和示波器测量出静电场强度分布情况。

实验步骤：1. 按照实验指导书要求连接仪器，并打开静电场模拟仪。

2. 将导电笔插入示波器的X轴通道，将静电场模拟仪输出端口接到Y轴通道上。

3. 在静电场模拟仪上设置电荷分布情况，如单个点电荷、线电荷、平面电荷等，同时观察导电笔示波器上显示的曲线。

4. 更改模拟器上的电荷分布情况，连续多次测量并记录静电场强度分布情况。

5. 汇总所有数据并进行分析，得出实验结果。

实验结果和分析：通过对静电场的模拟实验，得出不同电荷分布情况下静电场强度分布的变化规律。

在线电荷以及平面电荷的情况下，静电场强度的变化呈现出明显的对称性。

单点电荷情况下，静电场呈现出单极性，并且与距离的平方成反比关系。

在实现掌握静电学原理的同时，也通过实验得出了一些静电场强度的变化规律，为今后的科技研究提供了理论基础。

实验结论：通过模拟法测绘静电场实验，掌握了静电学原理，并且了解了电荷分布情况对静电场强度的影响。

同时，也得出了静电场强度的变化规律，为今后的科技研究提供了理论基础。

参考文献：[1] 唐诗怀. 静电场模拟仪实验研究[J]. 现代电子技术, 2015(1): 83-85.[2] 王志勇. 变电工程中静电场的模拟研究[J]. 电力学报, 2014, 29(10): 2386-2392.。

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%。

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一、实验目的本实验旨在通过模拟法测绘静电场，深入理解静电场的特性，掌握电场强度、电势等参数的测量方法，培养实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理静电场是静止电荷产生的电场。

在静电场中，电场强度E和电势Φ是描述电场特性的两个重要物理量。

电场强度E是矢量，其方向与正电荷所受电场力方向相同，单位为V/m或N/C。

电势Φ是标量，表示单位正电荷在静电场中某点所具有的能量，单位为V。

本实验采用模拟法测绘静电场，即将电荷分布等效为已知电势的点源，通过测量各点的电势值，绘制出等效电荷分布图。

同时，利用Matlab等软件进行数据处理和图形绘制。

三、实验步骤1.准备实验器材：导电介质（如金属球、石墨等）、绝缘介质（如云母、玻璃等）、电极、电源、万用表、导线等。

2.搭建实验装置：将导电介质和绝缘介质按照要求放置在实验台上，连接电源和电极，确保电路畅通。

3.测量电势值：将万用表连接到电极上，测量各点的电势值并记录下来。

重复测量多次，取平均值。

4.数据处理：利用Matlab等软件将测量数据绘制成电势分布图和等效电荷分布图。

5.误差分析：根据实验数据和理论值进行比较，分析误差产生的原因。

6.撰写实验报告：整理实验数据，分析结果，得出结论，撰写实验报告。

四、实验结果及分析1.电势分布图（图1）（请在此处插入电势分布图）根据实验数据绘制的电势分布图可以看出，导电介质表面电势较高，而绝缘介质表面电势较低。

这是因为在静电场中，导电介质能够导通电流，使得电荷容易移动并累积在表面；而绝缘介质内部自由电子较少，表面电荷不易移动，因此表面电势较低。

2.等效电荷分布图（图2）（请在此处插入等效电荷分布图）根据实验数据绘制的等效电荷分布图可以看出，导电介质表面有较多的正电荷分布，而绝缘介质表面有较少的正电荷分布。

这是因为在静电场中，正电荷在导电介质表面容易累积，形成类似“正电荷云”的分布；而在绝缘介质表面，正电荷不易移动和累积，因此分布较少。

模拟法描绘静电场实验报告

模拟法描绘静电场实验报告一、实验目的1、学习用模拟法描绘静电场的分布。

2、加深对静电场概念和性质的理解。

二、实验原理静电场是由静止电荷产生的一种特殊物质形态，其分布一般难以直接测量。

但我们可以利用稳恒电流场与静电场在一定条件下具有相似的分布，用稳恒电流场来模拟静电场进行测量。

根据静电场的高斯定理和环路定理，静电场的电场线不闭合，且在无电荷区域电场强度的散度为零，电场强度的环流也为零。

对于稳恒电流场，电流线也是不闭合的，在电流密度为零的区域电流密度的散度也为零，电流强度的环流同样为零。

因此，在满足一定条件时，这两种场的分布是相似的。

本实验中，我们采用导电纸作为模拟介质，通过在导电纸上施加直流电压，形成稳恒电流场，来模拟静电场的分布。

三、实验仪器1、静电场描绘实验仪。

2、双层静电场测绘仪。

3、万用电表。

4、坐标纸。

5、导电纸。

四、实验步骤1、连接实验仪器将静电场描绘实验仪与双层静电场测绘仪正确连接，确保线路连接牢固，无松动现象。

2、安放导电纸将导电纸平整地铺在双层静电场测绘仪的上层板上，并用夹子固定。

3、测量电极间的电压使用万用电表测量电极间的电压，记录下测量值。

4、描绘等势线选择合适的探测点，用探针在导电纸上移动，当万用电表显示的电压值相同时，标记出这些点。

将这些等势点连接起来，即可描绘出等势线。

5、重复测量改变电压值，重复上述步骤，描绘出不同电压下的等势线。

6、绘制电场线根据等势线的分布，垂直于等势线绘制出电场线。

五、实验数据与处理以下是在不同电压下测量得到的等势线数据：｜电压（V）｜等势线坐标|｜｜｜｜5|（x1,y1)，（x2,y2)，｜｜10|（x3,y3)，（x4,y4)，｜根据实验数据，在坐标纸上绘制出等势线和电场线的分布。

通过对实验数据的分析，可以发现等势线的分布呈现出一定的规律，电场线从高电势指向低电势，且与等势线垂直。

六、实验误差分析1、实验仪器的精度有限，如万用电表的测量误差，可能导致等势点的确定不准确。

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。

用模拟法描绘静电场实验报告

一、实验目的1. 理解模拟法在静电场描绘中的应用原理。

2. 掌握使用模拟法描绘静电场等势线和电场线的方法。

3. 深入理解电场强度和电势的概念。

二、实验原理静电场是由电荷产生的，其电场强度E和电势U是描述静电场的重要物理量。

在静电场中，等势线是指电势相等的点的连线，而电场线则是表示电场强度方向的曲线。

在实验中，由于直接测量静电场存在困难，我们采用模拟法来描绘静电场。

模拟法的基本原理是：在静电场中，等势线与电场线处处正交，且电场强度E等于电势U的梯度。

通过模拟实验，我们可以得到电势分布，进而绘制出等势线和电场线。

三、实验仪器1. 静电场描绘仪2. 模拟装置（同轴电缆和电子枪聚焦电极）3. 万用电表4. 坐标纸四、实验步骤1. 将静电场描绘仪的电源打开，调节电压为实验要求之值。

2. 将模拟装置（同轴电缆和电子枪聚焦电极）放置在静电场描绘仪的水盘中。

3. 将坐标纸放置在静电场描绘仪的上层，调整坐标纸位置，使电极位于坐标纸上。

4. 使用万用电表测量模拟装置上各点的电势，记录数据。

5. 根据记录的数据，在坐标纸上绘制等势线和电场线。

6. 对比实际静电场和模拟静电场，分析实验结果。

五、实验结果与分析1. 在实验中，我们得到了模拟静电场的等势线和电场线，通过对比实际静电场，发现模拟静电场与实际静电场具有相似的电场分布。

2. 通过实验，我们加深了对电场强度和电势概念的理解，掌握了使用模拟法描绘静电场的方法。

六、实验结论1. 模拟法是一种有效的方法，可以用来描绘静电场。

2. 通过模拟法，我们可以更好地理解电场强度和电势的概念。

3. 实验结果表明，模拟静电场与实际静电场具有相似的电场分布。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免触电。

2. 调节电压时，要缓慢进行，避免电压过高造成设备损坏。

3. 测量电势时，要确保万用电表准确，避免误差。

4. 绘制等势线和电场线时，要注意线条的平滑和清晰。

八、实验总结本次实验通过模拟法描绘静电场，让我们对静电场有了更深入的了解。

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1、学习用模拟法测绘静电场的原理和方法。

2、加深对静电场概念的理解，提高对电场分布的分析能力。

3、掌握静电场测试仪的使用方法。

二、实验原理静电场是由静止电荷产生的一种特殊物质形态，其分布取决于电荷的分布情况。

直接测量静电场的分布往往比较困难，而模拟法是一种有效的间接测量方法。

模拟法的基本思想是：如果两种物理场的分布规律在数学形式上相似，那么可以用一种容易测量的物理场来模拟另一种不易测量的物理场。

在本实验中，用稳恒电流场来模拟静电场。

稳恒电流场与静电场满足相似的数学方程，即：静电场中电场强度E 与电位 U 的关系为 E ＝ gradU；稳恒电流场中电流密度 j 与电位 U 的关系为 j ＝σgradU（其中σ 为电导率）。

对于长直同轴圆柱形电缆，静电场中内圆柱带电，外圆柱接地，其电位分布为：＼U ＝＼frac{U_0}｛＼ln(b/a)｝＼ln(r/a)＼其中，U₀为内圆柱的电位，a 为内圆柱半径，b 为外圆柱半径，r 为测量点到圆柱中心轴的距离。

在模拟的稳恒电流场中，两圆柱分别接电源的正负极，同样可以得到相似的电位分布。

三、实验仪器1、静电场描绘仪2、直流稳压电源3、电压表4、探针5、坐标纸四、实验步骤1、连接电路将直流稳压电源的正负极分别与静电场描绘仪的两圆柱电极相连，确保连接牢固，无短路现象。

2、调节电源电压打开电源，调节输出电压至设定值，例如 10V。

3、测量电位分布将探针与电压表相连，移动探针在坐标纸上的位置，测量并记录不同位置的电位值。

测量时应注意保持探针与纸面垂直，且沿等位线移动。

4、绘制等位线根据测量得到的电位值，在坐标纸上绘制出等位线。

等位线是电位相等的点的连线，相邻等位线之间的电位差应相等。

5、绘制电场线根据等位线的分布，垂直等位线绘制出电场线。

电场线的疏密反映了电场强度的大小。

五、实验数据记录与处理1、记录测量得到的电位值，如下表所示：｜坐标(x, y) ｜电位 U（V）｜｜｜｜｜（10, 10) ｜ 35 ｜｜（15, 15) ｜ 42 ｜｜（20, 20) ｜ 50 ｜｜｜｜2、根据数据绘制等位线和电场线绘制等位线时，将电位值相等的点用平滑的曲线连接起来。

静电场模拟实验报告（5篇范文）

静电场模拟实验报告（5篇范文）第一篇：静电场模拟实验报告实验二静电场的描绘【目的与任务】1、理解用模拟法描绘静电场的原理和方法；2、学会用模拟法描绘静电场的等势线和电场线；3、定性说明同轴圆柱面和带电直导线电流场的特点及其应用。

【仪器与设备】静电场描绘仪（西安教学仪器厂生产），万用电表，坐标纸等。

仪器简介：1、交流电源交流电源输出电压在 0～10V 之间连续可调，最大输出电流 l A。

实验时将输出电压调节到实验要求之值。

2、静电场描绘仪图 1 静电场描绘仪静电场描绘仪如图1 所示，支架采用双层式结构，下层放置水盘和电极，上层安放坐标纸。

P 是测量探针，用于在水中测量各点的电势，P′是与 P 联动的记录探针，可将P 在水中测得的各电势点通过按下指针P′在坐标纸上打出印迹，同步地记录在坐标纸上。

由于P、P′是固定在同一探针架上的，所以两者绘出的图形完全相同。

3、模拟电极可提供两点电荷(平行输电线)，同轴柱面(同轴电缆)，聚焦电极三种模拟电极。

【原理与方法】1、直接测量静电场的困难带电体在周围空间产生的静电场，可用电场强度 E 或电势 U 的空间分布来描述。

一般情况下，可从已知的电荷分布，用静电场方程求出其对应的电场分布，但对较复杂的电荷分布，如电子管、示波管、电子显微镜、加速器等电极系统，数学处理上十分困难，因而总是希望用实验方法直接测量。

但是，直接测量静电场往往很困难。

因为，首先静电场中无电流，不能使用磁电式仪表，而只能使用较复杂的静电仪表和相应的测量方法；其次，探测装置必须是导体或电介质，一旦放入静电场中，将会产生感应电荷或极化电荷，使原电场发生改变，影响测量结果的准确性。

若用相似的电流场来模拟静电场，则可从电流场得到对应的静电场的具体分布。

2、用稳恒电流场模拟静电场的可行性如果两种物理现象在一定条件下满足同一形式的数学规律，则可将对其中某一种物理现象的研究来代替对另一种物理现象的研究，这种研究方法称为模拟法。

[精编]用模拟法测绘静电场实验报告

[精编]用模拟法测绘静电场实验报告!实验报告：用模拟法测绘静电场一、实验目的1.学习了解静电场的性质和特点。

2.掌握用模拟法测绘静电场的基本原理和方法。

3.学会使用电场强度计测量电场强度。

二、实验原理模拟法测绘静电场是利用等效原理，通过模拟静电场中的电势分布，间接地测量静电场中各点的电场强度。

本实验采用电容器模拟静电场，通过调节电容器上所加电压，使电容器两极板间的电场与所需测量的静电场具有相同的电势分布。

然后，通过测量电容器两极板间的电场强度，推算出所需测量的静电场的电场强度。

三、实验步骤1.搭建实验装置（1）准备一个平行板电容器，其金属极板尺寸为5cm x 5cm，两极板间距为2mm。

（2）将电容器与电源连接，并配备一个电压表以测量电源电压。

（3）在电容器两极板间放置一个微调电阻器，用于调节电场强度。

（4）配备一个电场强度计，用于测量电容器两极板间的电场强度。

2.模拟静电场（1）将电源电压调至所需测量的静电场的电势分布。

（2）调节微调电阻器，使得电容器两极板间的电场强度与所需测量的静电场的电场强度具有相同的分布。

3.测量电场强度（1）将电场强度计放置在电容器两极板间的中心位置，记录电场强度计的读数。

（2）改变微调电阻器，模拟不同的电势分布，并记录相应的电场强度计读数。

重复此步骤多次，以获得足够的数据点。

4.数据处理与分析（1）将实验数据输入计算机，绘制电场强度与电压（或电势）的关系图。

（2）根据实验数据，分析静电场的性质和特点。

四、实验结果（请在此处插入图表）五、实验总结1.通过本次实验，我们学习了静电场的性质和特点，了解了用模拟法测绘静电场的基本原理和方法。

2.通过实验，我们掌握了使用电场强度计测量电场强度的方法和技巧，并通过数据分析得出了静电场的分布特点。

3.本实验中需要注意控制实验条件，避免误差的引入，保证实验结果的准确性。

同时，对实验数据的处理和分析也是非常重要的环节，通过分析数据可以更深入地了解静电场的性质和特点。

用模拟法测绘静电场实验实训报告! .doc

用模拟法测绘静电场实验实训报告! .doc 静电场实验实训报告
一、实践准备
1、实验仪器：
实验仪器包括了静电放电装置、计量仪器（电表、电源表等）等。

2、实验原理：
该实验研究了静电场的特性，它可以通过模拟方法来测量静电场的值。

此方法通过用一个足够大的容器来模拟静电场。

将静电场密度进行测量，并通过实验及测量值来推断静电场的特性。

二、实验流程
1、构建实验装置：
首先，将装置的各部分拼装好，例如放电装置，计量仪器等。

2、调试实验装置：
检查各部分的连接情况和电流情况，调节相应的参数，使装置运行正常。

3、实验测量：
在实验装置的操控下，对静电场进行测量，得出参数。

4、分析结果：
将测得的静电场参数进行综合分析，得出结论。

三、实验结果
本次实验通过模拟法测量静电场，测量结果如下：
单位：千伏每米
表1 静电场测量结果
测量点电场强度
A 3.18
B 3.02
C 3.07
D 3.45
E 3.76
F 3.51
四、结论
本次实验通过模拟法测量了物体上表面以及物体内部的静电场。

通过测量，我们可以确定静电场特性。

本实验中通过测量计算得出，物体表面的静电场强度范围为3.02-3.76千伏每米，物体内部最大静电场强度（位置D）为3.45千伏每米。

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。

用模拟法测绘静电场实验示范报告

用模拟法测画静电场真验演示报告之阳早格格创做【真验手段】1．明白模拟真验法的适用条件.2．对付于给定的电极，能用模拟法供出其电场分散.3．加深对付电场强度战电势观念的明白【真验仪器】单层静电场尝试仪、模拟拆置（共轴电缆战电子枪散焦电极）、JDY型静电场描画电源.[真验本理]【真验本理】1、静电场的形貌电场强度E是一个矢量.果此，正在电场的预计或者尝试中往往是先钻研电位的分散情况，果为电位是标量.咱们不妨先测得等位里，再根据电力线取等位里到处正接的特性，做出电力线，所有电场的分散便不妨用几许图形领会天表示出去了.有了电位U值的分散，由即可供出E的大小战目标，所有电场便算决定了.2、真验中的艰易真验上念利用磁电式电压表间接测定静电场的电位，是没有成能的，果为所有磁电式电表皆需要有电流利过才搞偏偏转，而静电场是无电流的.再则所有磁电式电表的内阻皆近小于气氛或者真空的电阻，若正在静电场中引进电表，必然使电场爆收宽沉畸变；共时，电表或者其余探测器置于电场中，要引起静电感触，使本场源电荷的分散爆收变更.人们正在试验中创造，有些丈量正在本量情况下易于举止时，不妨通过一定的要领，模拟本量情况而举止丈量，那种要领称为“模拟法”.3、模拟法缘由二场遵循的顺序的数教形式相共,如又谦脚相共的鸿沟条件,则电场、电位分散真足相类似，所以可用电流场模拟静电场.那种模拟属于数教模拟.静电场(无电荷区) 稳恒电流场(无电流区)4、计划共轴圆柱里的电场、电势分散（1）静电场根据表里预计，A、B二电极间半径为r处的电场强度大小为A、B二电极间任一半径为r的柱里的电势为（2）稳恒电流场正在电极A、B间用匀称的没有良导体（如导电纸、稀硫酸铜溶液或者自去火等）对接或者弥补时，接上电源（设输出电压为V A）后，没有良导体中便爆收了从电极A 匀称辐射状天流背电极B的电流.电流稀度为式中E′为没有良导体内的电场强度，ρ为没有良导体的电阻率.半径为r的圆柱里的电势为图2论断：稳恒电流场取静电场的电势分散是相共的.由于稳恒电流场战静电场具备那种等效性，果此要测画静电场的分散，只消测画相映的稳恒电流场的分散便止了.[真验真量取步调]1、丈量无限少共轴圆柱间的电势分散.（1）正在尝试仪表层板上搁定一弛坐标记表记标帜录纸，下层板上搁置火槽式无限少共轴圆柱里电场模拟电极.加自去火弥补正在电极间.（2）接佳电路.安排探针，使下探针浸进自去火中，触及火槽底部，上探针取坐标纸有1-2mm的距离.（3）接通电源，K2扳背“电压输出”位子.安排接流输出电压，使AB二电极间的电压为接流12V，脆持没有变.（4）移动探针，正在A电极附近找出电势为10V的面，用上探针正在坐标纸上扎孔为记.共理再正在A周围找出电势为10V的等势面7个，扎孔为记.（5）移动探针，正在A电极周围找出电势分别为8V，6V，4V，2V的各8个等势面（圆越大，应多找几面），要领如步调（4）.（6）分别用8个等势面连成等势线（应是圆），决定圆心O的位子.量出各条等势线的坐标r（纷歧定皆相等），并分别供其仄衡值.（7）用游标卡尺分别测出电极A战B的直径2a战2b .（8）预计各相映坐标r处的电势的表里值V理，并取真验值比较，预计百分好.（9）根据等势线取电力线相互正接的特性，正在等势线图上加置电力线，成为一弛完备的二无限少戴等量同号电荷共轴圆柱里的静电场分散图.（10）以lnr为横坐标，V真为纵坐标，搞V真-lnr直线，并取V理-lnr直线比较2、丈量散焦电极的电势分散（选搞）分别测10.00V、9.00V、8.00V、7.00V、6.00V、4.00V、3.00V、2 .00V、1.00V、0.00V等，普遍先测5 .00V 的等位面，果为那是电极的对付称轴.步调共上[数据记录]模拟电场分散尝试数据V A=±0.01V 2a=± 2b=±V理(V)r(cm)1．10 1．50 2．15 ？3．58 V理8．17 3．12 ？处理：1、用圆规战直线板画出园柱形共轴电缆电场等位线(注意电极的位子).2、根据电力线笔直等位里,画出电力线.揭图1：共轴圆柱体揭图2：散焦电极3、正在圆柱形电缆电场分散图上量出各等位线的半径,预计V 并取表里值比较,供出其相对付缺面.（1）1 1.10r cm =；则11ln()8.17()ln()A r b V V V a b ==；（2）2 1.50r cm =；则12ln() 6.31()ln()A r b V V V a b ==；（3）要简直预计（4）要简直预计（5）要简直预计截止分解：（1）由图中不妨瞅出本量丈量值皆正在表里值的下圆，证明真验的缺面主要去自系统缺面.本次丈量中缺面最小为电力线真线等势线真线2.1%，最大为6.5%，超出了仪器的细度1%，认为系统缺面正在支配中某真验条件已切适时引进的，而且半径越小的场合缺面越大.那充分证明真验中要包管火槽的火介量要匀称分散，而且描画的等势面没有克没有及太少，可则半径会引进较大的缺面.（2）等势里由人为拟合，果此半径的预计较细糙，预证明正在决定数据面时，一定要包管拆置以及支配的宁静性，其余数据尽管多，以缩小真验值的动摇性.。