靜電場描繪實驗報告.doc

首都師范大學物 理 實 驗 報 告班 級_ _ 組 別_姓 名_ _ 學 號_日 期_ _ 指導教師_ _【實驗題目】 靜電場的描繪_【實驗目的】1. 了解靜電場模擬的依據(jù)；2. 學會用模擬法描繪靜電場；3. 測繪靜電場的等位線、電力線?！緦嶒瀮x器】HLD-DZ-IV型靜電場描繪儀（包括雙層電極架、同步探針、穩(wěn)壓電源和數(shù)字電壓表），2張16開毫米坐標紙。【實驗原理】電場強度是矢量，而電位分布是標量，在測量上要簡便些，而且比較以上兩個方程式可知, 兩個場的物理量所遵從的物理規(guī)律具有相同的數(shù)學式。靜電場中導體表面為等位面，而電流場中電極通常由良導體制成，同一電極上各點電位相等，所以兩個場用電位表示的邊界條件也相同，則兩個場的解也相同（可能相差一個常數(shù)）。因而可以用穩(wěn)恒電流場來模擬靜電場，通過測量穩(wěn)恒電流場的電位分布來求得所模擬靜電場分布。這種利用幾何形狀和物理規(guī)律在形式上相似的，把不便于直接測量的量在相似條件下間接實現(xiàn)?！緦嶒瀮热荨?將復寫紙和坐標紙放置在上層支架板上，并用橡皮磁條壓緊。(1)按圖6.5連接電路，并使探針頭置于導電微晶上。 圖6.5 電場描繪電路圖 (2)開啟電源開關，將內外選擇開關扳向“內側”，旋轉“電壓調節(jié)”旋鈕使電壓表指示為8V或一適當?shù)碾妷褐怠?3)將選擇開關扳向“外側”，尋找等位點。平移同步探針底座使電壓表讀數(shù)分別為1.00V、2.00V、3.00V、4.00V、5.00V、6.00V、7.00V時，輕輕按下上探針在坐標紙上打出一個點。每條等位線至少要測5個以上的等位點，且均勻分布在不同方位上。(4)取下坐標紙，由一組等位點找出圓心依次畫出各等位線，并標明每一條等位線的電位值；畫出電力線。(5)以為橫坐標，Ur為縱坐標，繪出Ur曲線，看是否為直線，以驗證實驗的正確性?！驹紨?shù)據(jù)】Ur（V）1.002.003.004.005.006.007.00r1（cm）5.35.3.702.501.901.401.100.80r2（cm）5.223.602.601.901.301.100.75r3（cm）5.133.402.501.731.200.650.60r4（cm）5.003.402.481.701.150.650.50r5（cm）5.003.402.551.601.100.700.45r6（cm）5.003.502.401.601.100.850.45r7（cm）5.003.602.381.701.151.000.60r8(cm)5.353.702.501.701.301.100.70【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算出在不同電壓下，電位分布半徑的平均值，和ln，方便進行下一步的實驗數(shù)據(jù)分析Ur（V）1.002.003.004.005.006.007.00（cm）5.133.532.491.731.210.890.60ln（cm）1.641.260.910.550.19-0.12-0.51 【實驗數(shù)據(jù)分析】 根據(jù)處理好的實驗數(shù)據(jù)，畫出以ln為x軸，電壓U為y軸的平面直角坐標系?！舅伎碱}】1 若將實驗使用的電源電壓加倍或減半，電極間的等位線、電力線的形狀是否會發(fā)生變化?為什么?答：不會；因為兩電極間的等位線和電力線的分布和形狀與兩電極間的電位差大小無關2 將電極間電壓的正負極交換一下，繪出的等位線會有變化嗎?答：不會發(fā)生變化 3 測繪電力線時應注意什么問題？答：按點的時候不