实验 用模拟法测绘静电场
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。
用模拟法测绘静电场实验报告!!
（5）移动探针，在A电极周围找出电势分别为8V，6V，4V，2V的各8个等势点（圆越大，应多找几点），方法如步骤（4）。
（6）分别用8个等势点连成等势线（应是圆），确定圆心O的位置。量出各条等势线的
（2）接好电路。
（3）接通电源，开关指向“电压输出”位置。调节使AB两电极间的电压为交流10V，保持不变。
（4）移动探针，在A电极附近找出电势为10V的点，用上探针在坐标纸上扎孔为记。同理再在A周围找出电势为10V的等势点8--10个。
（5）移动探针，在A电极周围找出电势分别为9V，7V，5V，3V,1V的各8-10个等势点（圆越大，应多找几点）。
（6）分别把等势点连成等势线，确定圆心O的位置。定量计算无限长同轴圆柱间的电势分布：
（1）--- (5)同1中的。
（6）量出各条等势线的坐标r，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。
3
数据记录与处理：
（最小二乘法）
：
篇三：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
步骤同上
[数据记录]
模拟电场分布测试数据
V理(V) r(cm) V理
10.0？？
8.0 1．1 8．17 2．1%
6.0 1．50 6.31 4．9%
4.0 2．15 4.14 3．4%
3.0 2.55 3．12 3．8%
2.0？？？
1.0 3．58 1.07 6．5%
V实?V理
V理
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：通过模拟法来测绘静电场，了解静电场的分布和特性。
实验器材：1.塑料平板2.金属导体棒3.高电压发生器4.静电计5.金属探针6.细线7.防静电工作台实验原理：静电场是由电荷所引起的一种特殊的电磁场。
静电场的具体分布和特性与电荷的分布以及周围环境有关，可以通过模拟法来测绘。
实验步骤：1.将塑料平板放在防静电工作台上，确保其为绝缘状态。
2.在塑料平板的中央附近带电，可以使用高电压发生器对金属导体棒进行充电，也可以通过摩擦等方法带电。
3.使用静电计探测不同位置上的电势差，从而测定静电场的大小和分布。
4.将金属探针插入不同位置，并使用静电计记录下对应的电势值。
5.使用细线连接不同位置上的等势线，从而绘制出静电场的等势线图。
6.根据等势线的密度和间距，可以推测出电场线的密度和方向。
7.测量不同位置上的电场强度，可以使用静电计或引导线和微电流计的组合来测定。
8.使用测量得到的数据，计算静电场的强度和方向，进一步分析和讨论实验结果。
实验结果与分析：通过模拟法测绘静电场的过程中，我们得到了静电场的等势线图和电场强度的分布。
根据等势线的间距和方向，可以推测出电场线的密度和方向，从而了解静电场的分布特点。
通过测量电场强度，我们可以计算出静电场的强度和方向，进一步分析和讨论实验结果。
实验中可能存在的误差源：1.实验环境的干扰：静电场很容易受到外界环境的影响，如空气中的湿度、温度等因素，可能会对实验结果产生一定的误差。
2.仪器误差：使用的静电计和微电流计等仪器本身存在一定的测量误差，需要在实验中进行校准和减小误差。
3.实验操作的影响：实验者在实验过程中的操作技巧和经验水平也可能会对实验结果产生影响，需要仔细操作和加强实验技能。
改进措施和建议：1.控制实验环境：在实验过程中，可以采取措施减小外界环境因素的干扰，如保持实验室的温湿度稳定、使用防静电设备等。
2.提高仪器精度：使用高精度、精确校准的仪器来进行测量，减小仪器本身带来的误差。
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.。
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，探究不同电荷分布形式下的电场强度分布规律。
实验仪器，静电场模拟仪、电荷计、导线、电荷点源等。
实验原理，静电场是由电荷产生的，其电场强度与电荷量、距离等因素有关。
在模拟法测绘静电场实验中，我们可以利用静电场模拟仪产生不同形式的电场，并通过电荷计测量不同位置的电场强度，从而得到电场分布的规律。
实验步骤：1. 准备工作，将静电场模拟仪连接电源并调整至合适的工作状态，准备好电荷计和导线等实验仪器。
2. 单电荷点源的电场分布测量，将电荷点源放置在模拟仪的中心位置，利用电荷计在不同位置测量电场强度，并记录数据。
3. 双电荷点源的电场分布测量，在模拟仪上设置两个电荷点源，分别为正电荷和负电荷，测量其电场强度分布，并记录数据。
4. 条形导体的电场分布测量，利用导线在模拟仪上形成条形导体，测量其不同位置的电场强度，并记录数据。
实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，我们可以绘制出不同电荷分布形式下的电场强度分布图。
在单电荷点源的情况下，电场强度随着距离的增加呈现出倒数关系，即电场强度与距离的平方成反比。
而在双电荷点源的情况下，正负电荷之间形成的电场强度分布呈现出特定的规律，表现为电场线从正电荷指向负电荷，且电场强度随着距离的增加而减小。
在条形导体的情况下，电场强度在导体表面呈现出最大值，在内部为零。
结论：通过模拟法测绘静电场实验，我们得到了不同电荷分布形式下的电场强度分布规律。
在实验过程中，我们也发现了静电场的一些特性，如电场强度与距离的关系，电场线的走向等。
这些实验结果不仅验证了静电场的基本规律，也为我们深入理解静电场的性质提供了重要的实验依据。
通过本次实验，我们对静电场的测绘方法有了更深入的了解，同时也加深了对静电场的认识。
希望通过这次实验，能够对大家对静电场的研究有所帮助，也希望能够进一步探索静电场的更多特性和应用。
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引言：静电场是物理学中的一个重要概念，它描述了电荷之间相互作用的力场。
为了更好地理解和研究静电场，我们进行了一项模拟实验来测绘静电场的分布情况。
本实验旨在通过模拟法，使用一些基本的物理原理和数学工具，测绘出静电场的等势线和力线，以便更好地理解静电场的性质和特点。
实验方法：1. 实验器材准备：- 一个平面上的导体板，用来模拟电荷分布；- 一些金属探针，用来检测导体板上的电势；- 一些小球状物体，代表电荷；- 一些细线，用于绘制力线。
2. 实验步骤：a. 将导体板放置在平面上，固定不动；b. 将小球状物体放置在导体板上，代表电荷；c. 使用金属探针在导体板上不同位置进行电势测量，记录下测得的电势值；d. 使用细线连接小球状物体，绘制出力线的形状和分布。
实验结果：通过实验，我们得到了导体板上不同位置的电势测量结果，并绘制出了力线的分布图。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 等势线：- 等势线是连接电势相等点的曲线，实验中我们观察到等势线呈现出环形的形状，且越靠近电荷的位置，等势线的密度越大；- 等势线的密度代表了电势变化的快慢，密集的等势线表示电势变化较大，而稀疏的等势线则表示电势变化较小。
2. 力线：- 力线是描述电场强度分布的曲线，实验中我们观察到力线从正电荷指向负电荷，且力线越靠近电荷的位置越密集；- 力线的密集程度代表了电场强度的大小，密集的力线表示电场强度较大，而稀疏的力线则表示电场强度较小。
讨论与分析：通过对实验结果的观察与分析，我们可以进一步探讨静电场的性质和特点。
1. 电势与电场强度：- 根据实验结果，我们可以得出结论：电势的变化率与电场强度的大小成正比； - 在实验中，我们观察到电势变化较大的地方，力线也相对较密集，这说明电场强度较大；- 通过测量电势的变化率，我们可以推断出电场强度的大小和方向。
2. 电荷分布与电场形状：- 在实验中，我们使用小球状物体模拟电荷，观察到力线从正电荷指向负电荷，这符合电荷之间相互吸引的特性；- 通过绘制力线的分布图，我们可以更直观地了解电场的形状和分布情况；- 实验结果表明，电场强度在电荷附近较大，随着距离的增加逐渐减小，这符合电荷之间相互作用的规律。
模拟法测绘实验报告
一、实验目的1. 理解模拟实验法的适用条件。
2. 掌握模拟法测绘静电场的方法和原理。
3. 加深对电场强度和电势概念的理解。
4. 通过实验，提高动手操作能力和数据分析能力。
二、实验原理直接测量静电场存在一定困难，因为仪表（或其探测头）放入静电场中会使被测电场发生一定变化。
为了克服这一困难，我们可以采用模拟法，即通过建立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。
稳恒电流场与静电场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，且电场强度E与电位梯度满足关系：E = -dU/dl。
同时，它们都遵守高斯定理：∮E·dS = Q/ε0（闭合面内无电荷时静电场的高斯定理）。
三、实验仪器1. 静电场描绘仪2. 静电场描绘仪信号源3. 导线4. 数字电压表5. 电极6. 同步探针7. 坐标纸四、实验步骤1. 将静电场描绘仪、信号源、导线、电极、同步探针等仪器设备连接好。
2. 将电极放置在坐标纸上，调整好位置和间距。
3. 打开信号源，设置电压值，调节电压为10伏。
4. 在坐标纸上选取八条线，其中六条线上分别描绘电压为 1.00V、2.00V、3.00V、4.00V、5.00V、6.00V的点。
5. 用同步探针依次测量各点的电势值，并记录数据。
6. 对测得的数据进行分析和处理，绘制电场线图和等势线图。
7. 计算电场强度和电势，与理论值进行比较。
五、实验结果与分析1. 电场线图和等势线图显示，静电场在电极附近呈现明显分布，符合理论预期。
2. 计算得到的电场强度和电势值与理论值基本吻合，说明模拟法在测绘静电场方面具有较高的准确性。
六、实验结论1. 模拟法是一种有效测绘静电场的方法，适用于复杂静电场的测量。
2. 通过实验，加深了对电场强度和电势概念的理解，提高了动手操作能力和数据分析能力。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，防止触电事故发生。
用模拟法测绘静电场_2
用模拟法测绘静电场〔实验目的〕1.学习用模拟法描绘和研究静电场分布；2.加深对电场强度和电势概念的理解。
〔实验原理〕静电场用电场线形象描绘静电场的分布。
r E 02πελ= a ln(/)ln(/)b r a b r r U U r r = 模拟场用不良导体内的电场模拟静电场。
图1 同轴电缆的模拟模型(a) 同轴电缆模拟电场装置； (b) 横向剖面 d d ln 22b r b r rr b r r r R t r r t r ρρππ==⎰ ln 2a b b r r a r R t r ρπ= 2ln a b a a b r r a U tU I r R r πρ== a ln(/)ln(/)ab r rr a b r r U IR U r r '==[实验内容及步骤]图2 GVZ - 4型导电微晶静电场描绘仪1.将导电微晶上内、外两电极分别与直流稳压电源的正、负极相连接,电压表正、负极分别与测试笔及电源负极相连接,移动测试笔测绘同轴电缆的等位线簇。
要求相邻两等位线间的电位差为1V,以每条等位线上各点到原点的平均距离r为半径画出等位线的同心圆簇。
2.根据电场线与等位线的正交原理,画出电场线,并指出电场强度方向,得到一张完整的电场分布图。
3.在坐标纸上作出相对电位和lnr的关系曲线,并与理论结果比较, 根据曲线的性质说明等位线是以内电极中心为圆心的同心圆。
[注意事项]1.找等位点时尽量让同等位线上的点均匀分布分布在360度上；2、不同等位线上的点尽量在同一直线上, 以方便确定等位线；3、由于导电微晶边缘处的电流沿边流动, 因此等位线必然与边缘垂直, 使该处的等位线和电力线严重畸变。
为减小“边缘效应”的影响, 将导电微晶的边缘切割成电力线的形状。
实验五 用模拟法测绘静电场
实验五用模拟法测绘静电场实验目的：1. 理解静电场的概念及其性质2. 熟悉静电场线和等势线的画法3. 学习用模拟法测绘静电场一、实验原理与装置1. 静电场的概念和性质静电场是指存在电荷时周围空间内的电场。
静电场有以下性质：(1) 电场线的方向是电场力的方向。
（电荷正电荷电场线从正电荷向外发出，电荷负电荷电场线从负电荷向内汇聚）(2) 等势线垂直于电场线。
（不然质点只能沿着电场线运动）(3) 等势线上各点势能相等。
（在等势线上移动的质点不做功）(4) 电场线与等势线的密度越大，电场越强。
2. 实验装置(1) 金属板(2) 带电棒及其支架(3) 电位计或万用表二、实验内容和步骤1. 实验内容用模拟法测绘电荷间的静电场线和等势线，了解静电场的性质。
2. 实验步骤(1) 用金属板固定一个带电棒。
(2) 在另一侧用电位计或万用表测量带电棒所激发的电场强度E，将测量数据记录下来。
(3) 在周围的纸面上画出静电场线和等势线。
(4) 待电荷达到稳态（静电场不变），移动带电棒，再次测量电场强度，并观察静电场线和等势线的变化。
三、实验数据处理1. 静电场线和等势线的绘画方法(1) 画静电场线画负电荷和正电荷的静电场线是不同的，如下图：对于正电荷：电荷从正电荷开始散开，射向无限远处。
对于负电荷：电荷从负电荷汇聚，向负电荷无限靠近。
(2) 画等势线等势线是垂直于静电场线的曲线，在静电场中，等势线是由一些面状平面构成的，就是所谓的等电面。
在同一等电面内，各点的电势是相等的。
等势线表现出了静电场的梯度。
决定等势线的要素有电荷大小、形状、位置和形成等势线的维度等，整个电场的形态和分布都可以通过等势线和静电场线得到。
2. 数据记录分析利用测量的电场强度，对静电场进行绘画。
在静电场线和等势线上找到几组有特征的数据点，根据等势线的定义，这些点的电势是相等的，因此可以计算出其具体的电势值。
四、实验注意事项1. 实验操作小心，防止触电2. 用导体与地连接保持安全3. 测量前，检查实验装置是否正确安装五、实验思考题1. 如何判别静电场是否稳定？2. 静电场中等势线的特点是什么？3. 如何利用等势线测量电势差？实验五用模拟法测绘静电场完整实验报告样例【摘要】本实验通过测量带电棒激发的电场强度和画出静电场线和等势线，测绘了一个由单个电荷组成的静电场。
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。
实验六模拟法测绘静电场
实验六模拟法测绘静电场实验六模拟法测绘静电场一、实验目的1.了解用模拟法测绘静电场分布的原理；2.用模拟法测绘静电场的分布，做出等势线和电场线。
二、实验仪器静电场描绘仪、电极、静电场描绘仪电源、水槽（导电纸）、数字电压表、连接导线等。
仪器介绍静电场描绘仪由电极架、电极（DZ-型3种导电纸电极）、同步探针等组成，还有配套的静电场描绘仪电源。
1.静电场描绘仪静电场描绘仪示意图见图34-1，仪器下层用于放置水槽导电纸电极，上层用于安放坐标纸，是测量探针，用于在水中或导电纸上测量等势点，是记录探针，可将在水中或导电纸上测得的各电势点同步地记录在坐标纸上（打出印迹）。
由于、是固定在同一探针架上的，所以两者绘出的图形完全相同。
2.电极电极的外形如图34-2所示：其中为同轴圆柱面电极，为平行导线电极，为聚焦电极，为平行板电极，为点与平板电极。
3.同步探针同步探针由装在探针座上的两根同样长短的弹性簧片末端的两根细而圆滑的钢针组成，如图34-3所示。
下探针深入水槽的水中或导电纸上，用来探测水中电流场或导电纸上电场各处的电势数值，上探针略向上翘起，两探针通过金属探针臂固定在同一手柄上，两探针始终保持在同一铅垂线上，移动手柄座时，可保证上下两个探针的运动轨迹是一样的。
当探针座在电极架下层右边的平板上自由移动时，下探针探出等势点后，用手指轻轻按下上探针上的按钮，上探针针尖就在坐标纸上打出相应的等势点。
4.静电场描绘电源（1）技术指标①适用电源:；②输出稳压电压：（-12型）；（-10型）；③最大输出电流：0.5；④交流数字电压表最大量程：；数字电压表最大量程：；内阻：⑤适用环境：温度，相对湿度。
（2）使用操作①开机前，先将“测量、输出”转换开关拨向“输出”。
②按实验要求连接好电路，检查无误后打开电源开关。
③调节输出电压到预设制后，转换开关拨向“测量”进行测量，实验结束时，再将转换开关拨回“输出”后关闭电源。
三、实验原理带电体在其周围空间会产生静电场，可以用电场强度或电位的空间分布来描述。
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。
[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](https://img.taocdn.com/s3/m/8eb52c506d175f0e7cd184254b35eefdc8d31528.png)
[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。
模拟静电场测绘实验报告
一、实验目的1. 理解模拟静电场测绘实验的基本原理和方法。
2. 掌握模拟静电场测绘实验的步骤和操作技巧。
3. 加深对电场强度和电势概念的理解。
二、实验原理静电场是由静止电荷产生的电场。
在静电场中，电荷之间的相互作用力与电荷之间的距离平方成反比。
电场强度是描述电场对单位正电荷的作用力大小，单位为N/C。
电势是描述电场中某一点的电势能大小，单位为V。
模拟静电场测绘实验是通过模拟方法来研究静电场的分布情况。
实验中，利用稳恒电流场来模拟静电场，通过测量电流场中的电位分布，间接得到静电场的分布情况。
三、实验仪器1. 模拟静电场测绘仪2. 数字电压表3. 电极4. 同步探针5. 坐标纸四、实验步骤1. 将模拟静电场测绘仪、数字电压表、电极、同步探针等仪器设备连接好。
2. 在坐标纸上标出实验区域，将电极放置在实验区域内。
3. 调节模拟静电场测绘仪的电压，使其达到实验要求的电压值。
4. 使用同步探针测量电极周围的电位分布，记录数据。
5. 根据测量得到的电位分布，绘制等位线图，分析静电场的分布情况。
6. 比较实验结果与理论值，分析实验误差。
五、实验结果与分析1. 实验结果根据实验测量得到的电位分布，绘制了等位线图。
从等位线图中可以看出，静电场在电极附近呈现出明显的对称性，电场强度随着距离电极的增大而减小。
2. 结果分析实验结果与理论值基本一致，说明模拟静电场测绘实验方法可行。
实验中，由于测量误差和设备精度等因素的影响，实验结果与理论值存在一定的偏差。
六、实验结论1. 模拟静电场测绘实验方法能够有效地研究静电场的分布情况。
2. 实验结果与理论值基本一致，验证了模拟静电场测绘实验方法的可靠性。
3. 通过实验，加深了对电场强度和电势概念的理解。
七、实验改进建议1. 提高实验精度，减小测量误差。
2. 优化实验步骤，提高实验效率。
3. 采用更先进的模拟静电场测绘仪器，提高实验结果的准确性。
4. 对实验数据进行深入分析，探索静电场分布的更多规律。
模拟法测绘静电场实验原理
模拟法测绘静电场实验原理宝子们！今天咱们来唠唠模拟法测绘静电场这个超有趣的实验原理哈。
咱先得知道静电场这玩意儿是啥。
静电场呢，就是由静止电荷产生的一种电场啦。
你可以想象一下，那些电荷就像一个个小钉子钉在空间里，然后它们周围就有了一种特殊的“气场”，这个气场就是静电场啦。
不过呢，这个静电场可不好直接测量哦。
为啥呢？因为要是真的去测量它，那些测量仪器一放进去，就会干扰这个静电场本身的状态，就好像你想去看看一个很安静的小世界，结果你一进去就把这个小世界搅得乱七八糟的，那可不行。
这时候呢，模拟法就闪亮登场啦。
模拟法就像是找了个替身来帮忙一样。
我们找的这个替身呢，是一种稳恒电流场。
你可能会问，为啥是它呢？嘿这里面可大有学问呢。
你看啊，静电场和稳恒电流场在很多方面是相似的。
比如说，它们都遵循着类似的数学规律，就像两个性格有点像的小姐妹一样。
对于静电场来说，电场强度E和电势V之间有一定的关系。
而稳恒电流场里呢，电流密度矢量j和电势U之间也有类似的关系。
这就像是它们之间有一种神秘的代码是相通的。
在静电场里，电荷是静止的，电场线是从正电荷出发，指向负电荷的。
在稳恒电流场里呢，电流是从高电势的地方流向低电势的地方，电流线的分布和静电场的电场线分布可像啦。
那我们具体怎么用稳恒电流场来模拟静电场呢？我们会在导电纸上建立稳恒电流场哦。
这个导电纸就像是一个小小的舞台，电流就在上面表演。
我们在导电纸的边缘接上电源，就像是给这个舞台的两边接上了魔法能量源一样。
然后电流就开始在这个导电纸上跑来跑去啦。
我们可以通过测量导电纸上不同点的电势，来描绘出这个稳恒电流场的电势分布。
因为它和静电场那么像，所以就相当于我们间接描绘出了静电场的电势分布啦。
就好像我们通过观察替身的动作，就知道了被替身的那个人的动作一样巧妙呢。
而且啊，宝子们，这个实验可好玩了。
当你看着那些测量仪器在导电纸上探索的时候，就像是在寻找宝藏一样。
每一个测量的数据点都是一颗小珍珠，最后把这些珍珠串起来，就得到了静电场的电势分布这个漂亮的项链啦。
用模拟法测绘静电场
本实验用点状电极、同心圆电极产生的稳恒电 流场分别模拟两点电荷、同轴柱面带电体形状的带 电体产生的静电场。
一、模拟的理论依据
引入电位U，则电场强度 EU；电场强度矢量 E和电流密度都遵从高斯定理。
【思考题】
• 用电流场模拟静电场的理论依据和条件是什么？ • 等势线和电力线之间有何关系？ • 能否根据所描绘的等势线簇计算其中某点的电场
强度？为什么？ • 若将实验使用的电源电压加倍或减半，实验测得
的等势线和电力线形状是否变化？
J =E
二、模拟长同轴圆柱形电缆的静电场
以同轴圆柱形电 缆的静电场和相 应的模拟场—— 稳恒电流场来讨 论这为
E = 2 0 r r0
电位为：
U rU arraEdrU a20lnrra
若r=rb时Ur=Ub=0，则有
Ua 20 ln(rb ra)
用模拟法测绘静电场
物理实验中心 2005实验室
【预习重点】
1.用稳恒电流场模拟法测绘静电场的原理和方法。 2.预习两点电荷、同轴柱面的电场分布情况。
【实验目的】
1.学习用电流场模拟静电场的概念和方法。 2.加深对电场强度和电力线、电位概念的理解。 3.测绘同轴圆柱体和两平行导线的电场分布情况。
【实验原理】
4、作出平滑的等势线，根据电力线与等势线正交的原 理作出电力线；
5、计算其中一条等势线上r2/r1的值，以验证r2/r1是否 等于一个常数。
P
r1
r2
+
-
d
【注意事项】
• 测量过程中要保持两电极间的电压不变。 • 实验时上下探针应保持在同一铅垂线上，否则会
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验四用模拟法测绘静电场
- 15 -
1实验基本要求
1．学习模拟实验方法及用电压表测绘静电场的等势线。
2．加强对电场强度和电位概念的理解，了解电力线与等势线之间的关系。
3．测绘同轴带电圆柱面和平行带电直圆柱的等势线和电力线。
2仪器简介
3.实验原理
一．用电流场来模拟静电场
稳恒电流场和静电场具有相似的性质，它们都是有源场和保守场，都遵守拉普拉斯方程。
所以，可以用稳恒电流场来模拟静电场。
对静电场，在无源区域内满足积分关系 0,0=⋅=⋅⎰
⎰S
S
dL E dS E
对稳恒电流场，在无源区域内满足类似积分关系 0,0=⋅=⋅⎰
⎰S S
dL J dS J （J 为电流密度矢量）
可见，E 和J 在各自区域内满足同样的数学规律。
在充满均匀电导率的空间，电流密度J 与电场强度E 成正比，即 E J σ= 其中，σ为导电纸的电导率。
静电场的电位移矢量D 与电场强度E 成正比，即 E D ε= 其中，ε为电介质的介电常数，完全相似。
因此，可用稳恒电流场中的电势分布来模拟静电场的电势分布。
二．长同轴柱面电荷的电场
长同轴柱面电荷产生的静电场如图1所示，设内圆柱半径为A r ，电势为1U ，外圆柱半径为B r ，且接地，带等值异号电荷，其间静电场的等势面为同轴圆柱面。
所以等势线必为一些围绕中心轴的圆环，而
电力线为径向直线，见图1(b)所示。
（a ）电极连接 （b ）截面电力线分布
图1 长同轴柱面的电场
设内外柱面单位长的带电量为＋λ和－λ，由高斯定理有
r
E πελ
2=
（r r r A B <<) （4-1） 得 ⎰⎰==
=B
B
r r
B r r
r r dr r Edr r U ln 212)(πελ
πελ
同理 A
B r r r r Edr U B
A
ln 21πελ
=
=
⎰ 于是 A
B B
r r r r U r U ln
ln )(1=
（4-2）
式（4-2）表示柱面间电势与r 的函数关系。
可见)(r U 与r ln 呈线性关系，而相对电势
1/)(U r U 则仅是坐标r 的函数。
即等势面为一系列同轴圆柱面。
三．两无限长平行带电直圆柱的电场
设两圆柱体半径均为a ，中心轴线间距为l ，电极A 的电势为1U ，电极B 接地，电荷均匀分布在柱体表面。
任取一个垂直平面S 研究，如图4-2所示。
在O 1与O 2的连线上某点P 的电势，见图4-3.
- 17 -
图4-2 长平行导线的电场 图4-3 测量原理图
⎰
⎰
----=-+=
=a
l r
a
l r
ar
r l a l dr r l r Edr r U )
)((ln
2)11(2)(πελπε
λ （4- 3） 当a r =时
2
1)ln(2)(a
a l U r U -=
=πελ 所以
)
ln(221a
a l U -=πελ
代入（4-3）式得：
a
a l ar r l a l U r U )(ln
2)
)((ln
)(1---⋅=
（4-4） 式中，r 为点P 距O 1的距离，O 1与O 2相距点l ，211o o U U U -=。
可以证明两根无限长平行带电直圆柱产生的空间等势面为一系列圆筒面（见图4-2）。
用电流场模拟静电场应满足如下条件：
1）静电场中的带电体与电流场中的电极的形状和相互位置应相同。
2）电极的电导率应远大于导电纸的电导率。
3）导电纸的电导率应各处均匀。
图4-4长同轴柱面电荷的电场图4-5两无限长平行带电导线和电势分布（截面）的电场和电势分布（截面）
4.仪器介绍
图4-6静电场测绘仪及电路连接
（附：图4-6所示为长同轴柱面静电场测绘仪，具体的仪器介绍参见：参考资料1.P97~98页【仪器介绍】部分的内容。
）
5.实验内容
一．测绘长同轴柱面电荷的电场。
1）检查导电纸有无破损，有破损需更换；检查电极接触是否良好，要求固定螺钉拧得松紧适度，导
电纸平整。
2）将白纸平放在橡皮板上，用弹簧板压住。
3）按图4-6连接线路。
4）用数字电压表校准电源的输出电压为10.00V，实验过程中始终保持电源输出不变（探针e放在A
极上电压表示值为10.00V）。
5）移动L，描绘2.00V，4.00V，6.00V，8.00V四条等势线，每条等势线不少于10个点。
6）分别测量各等势线的半径，测4次取平均值。
二．测绘两根无限长平行带电直圆柱(l=10.00cm)的电场和电势分布。
同上，描绘1.00V，2.00V，3.00V，4.00V，5.00V，6.00V，7.00V，8.00V，9.00V九条等势线。
6.注意事项
1）测量电压的电压表应选取内阻较高的电表，以免影响电场的分布。
2）同一等势线上相邻两个记录点的距离以1cm~2cm为宜，曲线及转弯或两条曲线靠近处记录点应取密些。
8.思考题
1）为何可用稳恒电流场模拟静电场？
2）用电流场模拟静电场应满足什么样的实验条件?
- 19 -。