(44)--静电场的描绘大学物理实验.ppt

**静电场的描绘

——用稳恒电流场模拟静电场在工程技术上，需要知道电极系统的电场分布情况怎么知道电场分布？电场分布解析法：模拟实验法：少数几种简单情况精度不高，但对于一般工程设计来说，已能满足要求直接测静电场存在困难：a.静电场中没有电流，电磁式电表不会偏转。b.若探针伸入静电场，探针会产生感应电荷，使原电场产生显著畸变。为什么不直接测量静电场呢？实验目的1.学习用模拟法描绘静电场的原理和方法；2.加深对电场强度和电场线、电位等概念的理解；3.描绘同轴圆柱体的电场分布情况。图1DC—A型静电场描绘仪实验仪器1、DC—A型静电场描绘仪导电微晶双层电极架同步探针稳压电源数字电压表2、坐标纸（或白纸）图2电路图实验原理什么是模拟法？构造一个与研究对象的物理过程或现象相似的模型，通过对该模型的测试实现对研究对象进行研究和测量，这种方法称为“模拟法”。1、电流场与静电场比较：等效性?是否可以用稳恒电流场模拟静电场？稳恒电流场与静电场是否具备模拟条件？实验原理两场服从的规律：数学形式相同，且边界条件相同故可用电流场模拟静电场（数学模拟）则电场、电位分布完全相类似静电场：电场强度稳恒电流场：电流连续方程实验原理1、理论依据用恒流场模拟静电场进行测量，需要根据电极形状的不同制成不同的模拟模型，且模拟法的使用有一定条件限制：1.模拟电极形状、位置应与被模拟的静电场的带电体相同；2.模拟场中的导电介质是均匀、薄的不良导体，并满足σ电极σ电介质；3.模拟场所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。实验中所用的不良导体可以是水、导电纸、导电玻璃等，本实验仪是用导电微晶作为导电介质，电极直接制作在导电微晶上面，在电极间加稳恒电压，则电极间的导电介质中便形成稳恒电流场。2、模拟条件图3同轴圆柱电缆的静电场如何实现电流场模拟静电场？3、同轴圆柱静电场和电流场实验原理图4同轴圆柱的稳恒电流场（3）（4）可见圆柱形电极的等位线是同心圆。先测绘等位线，然后根据电力线与等位线正交的原理，画出电力线，这样就可由等位线的间距，电力线的疏密和指向，将抽象的电场形象地反映出来。。注意：电力线自正极出发终止于负极；两电力线不会相交。等位线电力线场强E在数值上等于电位梯度，方向指向电位降落的方向。图5a电场线测绘4、静电场的测绘方法等位线的间距确定电力线的疏密和指向形象地反映抽象的电场图5b电场线测绘实验内容及要求1．测绘同轴圆柱电缆电场线**