静电场描绘仿真实验研究
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了解 决 这 个 难 题 ， 般 采 用 稳 恒 电 流场 来 模 拟 静 电场 【 实验 所 使 用 的仪 器 大 多 为 双 层 静 电场 描 绘 一 “ 。
仪， 而采 用 的导 电介 质 主 要 有 三 种材 料 ： 电纸 、 和 镀 有 ＩＯ膜 的导 电玻璃 。 中导 电 纸价 格 便 宜 ， 导 水 Ｔ 其 实验 成 本 低 廉 ， 是 导 电 纸涂 层 不 均 匀 ， 但 接触 电阻 不 稳 定 ， 且容 易 破 损 ， 得 实 验 误 差 较 大 【 使 ２ ］ 作 为 。水 弱 电解 质 ， 外 加 直 流 电 源 的作 用 下 会 产生 氢 气 和 氧 气 ， 电极 表 面 氧 化 ， 在 使 同时 水 分 子 的极 化 也 会破 坏 模 拟 条 件 ， 响模 拟 效 果 。 影 虽然 人 们 对 实 验 进行 了改 进 ， 采用 交 流 电源 代 替 直 流 电源 避 免 了 水分 子
关键词 ： 静电场 ； 仿真实验 ； Ｃ Ａ ｃｐ ； Ｅ Ｍ Ｓｒ ｔ 误差 ｉ 中图分类号 ： ４ １ ０ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１７ — ５ ２ ２ １ ）２ ０ ５ — ４ ６ ４ ８２ （０ ０ １ — ０ ０ ０
０ 引 言
静 电场 描 绘 作 为 大学 物 理 电磁 学 的 一 个基 本 实 验 ， 全 国各 所 高 校 已普遍 开 展 。 由 电磁 场 理 论 在 可 知 电场 线 实 际上 不 是 客 观 存在 的 ， 是 为 了方 便 描 述 静 电 场 的性 质 而 人 为假 设 的 。 而 ， 实 际 描 只 然 要 绘 出静 电荷 周 围 的 电场 是很 难 的 ， 为 深入 静 电场 探 针上 的感 应 电荷 会 影 响 原 有 的 电场 分 布 。 为 因
静 电场描 绘 仿真 实 验研 究
刘 波 ， 明 旭 裴
（ 苏技 术 师 范 学院 数理 学 院 ， 苏 常 州 江 江 ２３０） １０ １
摘
要： 利用 Ｅ ＭＡ ｃｉｔ 言设计静 电场描绘仿真实验 ， Ｃ Ｓｒ 语 ｐ 同时考虑系统误差和随机误差对实验 的影 响， 仿真实
验结果很好地符合真实实验情况。
基 于 万 维 网联 盟 （ ｒ ｄ ｂＣ ｎｏｔ ｍ） 定 的 Ｘ ＭＬ１１＋Ｍａ ＭＬ２０＋Ｓ Ｇ １１复 合 标 准 ｗｏｉ ＷｉｅＷｅ ｏｓｒｕ 制 ｄ ｉ ＨＴ ． ｔ ． ｈ Ｖ ． 规 范 Ｉ。其 中 ， Ｔ （Ｘｅｓ ｌ Ｈ ｐｒｅｔ ｒｕ ａｇａｅ可 扩 展 超 文本 置 标 语 言 ）． 是 目前 最 ７ ＿ ＸＨ ＭＬ ｅ ｔ ｉ ｅ ｙｅＴ Ｘ Ｍａｋ ｐＬｎＩｇ ｎｂ ｌ １１版
第 １卷 １ 期 ２ １６年 第１２月 ００ ２
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｉ Ｊ ＡＮＧＳ １ ＡＣＨＥＲＳ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ ＯＦ ＣＨＮＯＬ Ｕ ＇ Ｅ ＝ ＶＥ Ｉ １ ０ＧＹ
Ｖｏ． ６Ｎｏ １ １ ． ．２ １ Ｄｅ 一 ２Ｏ１ ｃ ０
５ １
１ 仿 真 实验 设 计
本 文 主 要 讨 论 同轴 圆柱 静 电场 的仿 真 实 验 设 计 。 真 实验 程 序 运行 部 分 采 用 欧 洲 计 算 机 制 造 商 仿 协 会 主 导 制 订 的 Ｅ ＭＡ ｃｉｔ 本 语 言 来 设 计 ｆ， 采 用 嵌 入 Ｗｅ Ｃ Ｓｒ 脚 Ｐ 并 ６ 】 ｂ页 面 的方 式 运 行 。 页 面 主 框 架 架 构
能 很好 地 描 绘 各种 不 同 的 电场 线 。 作 为仿 真 实 验 ， 些 计 算 机 所 编译 的程 序 都 是 不 合 适 的 ， 但 这 因为他
们 都 忽 略 了真 实 实 验 中一 个 不 可 避 免 的 问题 —— 误 差 。 据 误 差 理论 可知 ， 根 即使 最 先 进 的设 备 ， 苛 最 刻 的实 验 条 件 也 不 可 能 避 免 随机 误 差 的产 生 。 如果 不 考 虑 误 差 对 实 验 的 影 响 ， 会 导 致 每 次 实 验 结 则 果 都 相 同 ， 就 丧失 了 实验 的真 实 性 。 文 所 介 绍 的静 电场 仿 真 实 验 充 分 考虑 了误 差 对 实 验 的影 响 ， 也 本
使仿 真 实 验 环 境 和 实 验 结果 更 接 近 真 实 实验 情 况 。
收稿 日期 ： ０ ０ ０ — ５ ２ １— ８ ０
作者简介 ： 刘波 （９ ７ ）男 ， Ｉ ７一 ， 江苏常州人 ， 讲师 ， 硕士 ， 丰要研究方 向凝聚念物理。
第 １ ２期
刘 波 裴 明旭 ： 电场 描 绘仿 真 实验 研 究 静
电解和极化等不利 因素 ， １ 但不 可避免 电极易生锈 ， 液面厚度不均匀 ， 而且 每次实验需换水 给实验带
来 很 大 不 便 。ＩＯ 度膜 的 导 电玻 璃 作 为一 种 新 型材 料 ， Ｔ 电阻 均 匀 度 较 好 ， 次 实 验不 需 更 换 ， 三 种 每 是
电解 质 中模 拟 效 果最 好 的［。江 苏 技术 师 范学 院采 用 Ｉ Ｏ膜 的导 电玻 璃 开展 模 拟 静 电场 实 验 已有 多 ２ １ Ｔ
过 ２ ％。如 果 每 年 更 换 镀 膜玻 璃 的话 ， 实验 成 本 将 远远 大 于导 电纸 和 水 介 质 ， ０ 那 因此 ， 虑 采 用计 算 考
机 进 行 静 电场 描 绘 Fra Baidu bibliotek 真 实验 。近 来 ， 已经 有 许 多文 章对 静 电 场 的 计算 机模 拟进 行 了讨 论 ， 而且 都
年 ， 然 ＩＯ膜 的导 电玻 璃 具 有 一 定 耐 磨 性 ， 对 于 面 向全 校 两 千 多 理 工 科 学 生 所 开设 的 普 通 物 理 虽 Ｔ 但 实验 ， 往 １ 左 右 镀 膜 层 已是 划 痕 累 累 ， 往 年 导致 实 验 误 差 偏 大 ， 别 在 测 量 较 大 电势 值 时 误 差 常 常 超 特
仪， 而采 用 的导 电介 质 主 要 有 三 种材 料 ： 电纸 、 和 镀 有 ＩＯ膜 的导 电玻璃 。 中导 电 纸价 格 便 宜 ， 导 水 Ｔ 其 实验 成 本 低 廉 ， 是 导 电 纸涂 层 不 均 匀 ， 但 接触 电阻 不 稳 定 ， 且容 易 破 损 ， 得 实 验 误 差 较 大 【 使 ２ ］ 作 为 。水 弱 电解 质 ， 外 加 直 流 电 源 的作 用 下 会 产生 氢 气 和 氧 气 ， 电极 表 面 氧 化 ， 在 使 同时 水 分 子 的极 化 也 会破 坏 模 拟 条 件 ， 响模 拟 效 果 。 影 虽然 人 们 对 实 验 进行 了改 进 ， 采用 交 流 电源 代 替 直 流 电源 避 免 了 水分 子
关键词 ： 静电场 ； 仿真实验 ； Ｃ Ａ ｃｐ ； Ｅ Ｍ Ｓｒ ｔ 误差 ｉ 中图分类号 ： ４ １ ０ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１７ — ５ ２ ２ １ ）２ ０ ５ — ４ ６ ４ ８２ （０ ０ １ — ０ ０ ０
０ 引 言
静 电场 描 绘 作 为 大学 物 理 电磁 学 的 一 个基 本 实 验 ， 全 国各 所 高 校 已普遍 开 展 。 由 电磁 场 理 论 在 可 知 电场 线 实 际上 不 是 客 观 存在 的 ， 是 为 了方 便 描 述 静 电 场 的性 质 而 人 为假 设 的 。 而 ， 实 际 描 只 然 要 绘 出静 电荷 周 围 的 电场 是很 难 的 ， 为 深入 静 电场 探 针上 的感 应 电荷 会 影 响 原 有 的 电场 分 布 。 为 因
静 电场描 绘 仿真 实 验研 究
刘 波 ， 明 旭 裴
（ 苏技 术 师 范 学院 数理 学 院 ， 苏 常 州 江 江 ２３０） １０ １
摘
要： 利用 Ｅ ＭＡ ｃｉｔ 言设计静 电场描绘仿真实验 ， Ｃ Ｓｒ 语 ｐ 同时考虑系统误差和随机误差对实验 的影 响， 仿真实
验结果很好地符合真实实验情况。
基 于 万 维 网联 盟 （ ｒ ｄ ｂＣ ｎｏｔ ｍ） 定 的 Ｘ ＭＬ１１＋Ｍａ ＭＬ２０＋Ｓ Ｇ １１复 合 标 准 ｗｏｉ ＷｉｅＷｅ ｏｓｒｕ 制 ｄ ｉ ＨＴ ． ｔ ． ｈ Ｖ ． 规 范 Ｉ。其 中 ， Ｔ （Ｘｅｓ ｌ Ｈ ｐｒｅｔ ｒｕ ａｇａｅ可 扩 展 超 文本 置 标 语 言 ）． 是 目前 最 ７ ＿ ＸＨ ＭＬ ｅ ｔ ｉ ｅ ｙｅＴ Ｘ Ｍａｋ ｐＬｎＩｇ ｎｂ ｌ １１版
第 １卷 １ 期 ２ １６年 第１２月 ００ ２
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｉ Ｊ ＡＮＧＳ １ ＡＣＨＥＲＳ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ ＯＦ ＣＨＮＯＬ Ｕ ＇ Ｅ ＝ ＶＥ Ｉ １ ０ＧＹ
Ｖｏ． ６Ｎｏ １ １ ． ．２ １ Ｄｅ 一 ２Ｏ１ ｃ ０
５ １
１ 仿 真 实验 设 计
本 文 主 要 讨 论 同轴 圆柱 静 电场 的仿 真 实 验 设 计 。 真 实验 程 序 运行 部 分 采 用 欧 洲 计 算 机 制 造 商 仿 协 会 主 导 制 订 的 Ｅ ＭＡ ｃｉｔ 本 语 言 来 设 计 ｆ， 采 用 嵌 入 Ｗｅ Ｃ Ｓｒ 脚 Ｐ 并 ６ 】 ｂ页 面 的方 式 运 行 。 页 面 主 框 架 架 构
能 很好 地 描 绘 各种 不 同 的 电场 线 。 作 为仿 真 实 验 ， 些 计 算 机 所 编译 的程 序 都 是 不 合 适 的 ， 但 这 因为他
们 都 忽 略 了真 实 实 验 中一 个 不 可 避 免 的 问题 —— 误 差 。 据 误 差 理论 可知 ， 根 即使 最 先 进 的设 备 ， 苛 最 刻 的实 验 条 件 也 不 可 能 避 免 随机 误 差 的产 生 。 如果 不 考 虑 误 差 对 实 验 的 影 响 ， 会 导 致 每 次 实 验 结 则 果 都 相 同 ， 就 丧失 了 实验 的真 实 性 。 文 所 介 绍 的静 电场 仿 真 实 验 充 分 考虑 了误 差 对 实 验 的影 响 ， 也 本
使仿 真 实 验 环 境 和 实 验 结果 更 接 近 真 实 实验 情 况 。
收稿 日期 ： ０ ０ ０ — ５ ２ １— ８ ０
作者简介 ： 刘波 （９ ７ ）男 ， Ｉ ７一 ， 江苏常州人 ， 讲师 ， 硕士 ， 丰要研究方 向凝聚念物理。
第 １ ２期
刘 波 裴 明旭 ： 电场 描 绘仿 真 实验 研 究 静
电解和极化等不利 因素 ， １ 但不 可避免 电极易生锈 ， 液面厚度不均匀 ， 而且 每次实验需换水 给实验带
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电解 质 中模 拟 效 果最 好 的［。江 苏 技术 师 范学 院采 用 Ｉ Ｏ膜 的导 电玻 璃 开展 模 拟 静 电场 实 验 已有 多 ２ １ Ｔ
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