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实验七静电场的摸拟实验
实验七 静电场的摸拟实验
一 实验目的:
1 了解模拟法测静电场分布的原理和方法, 加深对各物理场概念的理解.
2 测绘实验室同轴园柱面形状带电体在空间的静电场分布.
3 学会画等势线和电场线, 并确定空间任一点电场强度和方向.
二 实验仪器:
GVZ一3型导电微晶静电场描绘仪
三 实验原理:
带电体或静止电荷在其周围空间产生静电场. 稳恒电流场与静电场是两种不同性质的场, 但两者在一定条件下具有相似的空间分布, 直接测量电场有很大困难.
在摸拟的条件上, 保证电极形状一定, 电极电位不变, 空间介质均匀, 在任何一个考察点, 均有电位 U稳恒=U静电 或电场强度 E稳恒=E静电.
必须注意它的适用条件:
1 稳恒电流场的电极形状与被摸拟的静电场的带电体几何形状相同; 电流场中导电介质分布必须相当于静电场中的介质分布.
2两场中导体表面应是等位面, 要求导电介质是不良导体且电导率分布均匀, 且σ电极＞＞σ导电质才能保证;
3 两者系统的边界条件相同. 测定导电介质中电位时, 必须保证探测电极支路无电流通过.
稳恒电流场电荷守恒定律满足:
∮s i·ds=0 ∮L i·dL=0
i=σ.E i正比于电场强度E, σ为电导率.
四 实验内容及步骤:
1 将导电微晶上内外两电极分别与直流稳压电源正负极连接, 电压表正极与同步探针正极相连接. 调节电压到10V.
2 将校正开关放在测量档, 通电, 相邻两等位线间的电位差为1V, 从外向里测, 共测4-6条等位线, 每条等位线测定出八个均匀分布点.
3 先在同一直线方向测等势点(找8个点) 用卡尺测出两极的边沿半径rb和螺丝顶大小ra=0.5cm, 以每条等位线上各点到原点的平均距离为半径画出等位线的同心园簇. 然后根据电力线与等位线正交原理, 画出电力线, 标明等位线电压大小, 电场强度方向.得到一张完整的分布图.
4 在坐标纸上作出相对电位Ur/U0和Inr的关系曲线并与理论结果比较.
五 数据记录和处理
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