《物理实验》模拟法测绘静电场.ppt

模拟法测绘静电场模拟法测绘静电场 实验目的实验目的实验目的实验目的 1.学会用模拟方法测绘具有相同数学形式学会用模拟方法测绘具有相同数学形式 的物理场；的物理场；2.描绘出分布曲线及场量的分布特点；描绘出分布曲线及场量的分布特点；3.3.加深对各物理场概念的理解；加深对各物理场概念的理解；4.4.初步学会用模拟法测量和研究二维静电初步学会用模拟法测量和研究二维静电场。场。实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器 GVZ-3GVZ-3型导电微晶静电场描绘仪（包括导型导电微晶静电场描绘仪（包括导电微晶、双层固定支架、同步探针等）。电微晶、双层固定支架、同步探针等）。实验原理实验原理实验原理实验原理 所谓模拟法，就是通过一定的方法模仿实际情况所谓模拟法，就是通过一定的方法模仿实际情况进行测量的方法，其特点是仿造一个电场（称为模进行测量的方法，其特点是仿造一个电场（称为模拟场），使之与待测的静电场完全一致，且两个电拟场），使之与待测的静电场完全一致，且两个电场相对电势函数相等。例如，场相对电势函数相等。例如，同轴柱面静电场的电势函数为同轴柱面静电场的电势函数为 ，而恒，而恒定电流场的电势函数为定电流场的电势函数为 ，而且当用探针测，而且当用探针测模拟场时，它又不会受干扰。因此，利用它可以间模拟场时，它又不会受干扰。因此，利用它可以间接测量被模拟的静电场。接测量被模拟的静电场。实验装置及接线图实验装置及接线图显示屏显示屏探针测量探针测量7-13V校正校正/测量测量调节钮调节钮开开/关关探针探针覆盖白纸覆盖白纸实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤 1.测量同轴柱面形电极的等势面，分别测测量同轴柱面形电极的等势面，分别测0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、10v10v各各8 8个点；（个点；（电源电源电源电源10v10v）注意注意注意注意:(1)(1)正极区域电势都是正极区域电势都是正极区域电势都是正极区域电势都是10v10v，要求测出，要求测出，要求测出，要求测出正极正极正极正极外外轮廓轮廓轮廓轮廓，即所，即所，即所，即所测数据点位于正极最外边缘上，同理，负极区域电势都是测数据点位于正极最外边缘上，同理，负极区域电势都是测数据点位于正极最外边缘上，同理，负极区域电势都是测数据点位于正极最外边缘上，同理，负极区域电势都是0v0v，要，要，要，要求测出求测出求测出求测出负极负极负极负极内内轮廓轮廓轮廓轮廓，即所测数据点位于负极最内边缘上；，即所测数据点位于负极最内边缘上；，即所测数据点位于负极最内边缘上；，即所测数据点位于负极最内边缘上；(2)(2)在数在数在数在数据记录纸上据记录纸上据记录纸上据记录纸上记录记录：正极：正极：正极：正极ra=a=5mm5mm，负极，负极，负极，负极rb=b=75mm75mm，电源，电源，电源，电源V V0 0=10v=10v。正极正极负极负极电源电源0v，内边缘，内边缘2v4v6v8v10v，外边缘，外边缘表表1 1 测量同轴柱面形电极的等势面测量同轴柱面形电极的等势面 0246810 r(mm)依据数据记录纸上所测数据点，(1)完成表1；(2)在直角坐标纸直角坐标纸上，以 为横坐标，为纵坐标，标出6个点（理论上在一条直线上），作出一条直线；(3)在数据记录纸上描绘等势面等势面和电场线电场线（二者相交处互相垂直）。（参阅参阅大学大学物理物理上册上册P P191191）2.测两圆柱形电极的等势面（即两长直平行导线的静电场分布），分别测0、1、2、3、4、5、6、7、8v各8个点，在数据记录纸上描绘等势面等势面和电场线电场线。（参阅参阅大学物理大学物理上册上册P P191191）注意：做此步骤时，电源调至注意：做此步骤时，电源调至8v！正极正极r=5mm负极负极r r=5mm电源电源V0=8v 2v3v4v5v6v7v8v1v0v实实验验者者位位置置