模拟法测静电场示范实验报告 (2).docx

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1、模拟法测静电场示范实验报告-(即电荷线密度)，它们在A、B之间构成静电场。由对称性可知，在垂直于轴线的任一平面S内，电场线沿半径方向呈均匀辐射状分布，其等势面是不同半径的圆柱面。为了计算A、B间的电场强度，首先我们沿轴线方向取一单位长度、底面半径为r的同轴圆柱体外表为高斯面包围内柱面A。设此高斯面上、下、侧面上的场强分别为上E、下E、E，则整个高斯面上的电通量为：=00EdsEdsEdsEds?+?+?=+?下下侧侧上上=EdsEds?=?侧侧=2rE由高斯定理=0=?SdE可得：2rE=0，即rE02=，由于外柱面接地点为零电势点，则在A、B两柱面之间距圆柱中心轴为r处的电势为：22200l

2、n22rrrrrrdrUEdrrr=?同理可得A柱的电势：221210011ln22rrrrrdrUEdrrr=?两式相除，得相对电势：2211lnlnrrUrrUr=2设计模拟的电流场为了仿造一个与上述静电场类似的电流场，我们设计出模拟模型：把圆环形金属电极A和圆环形金属电极B同心地置于一层均匀导电介质上，当给两面电极间加加上规定的电压0U后，在A、B电极间的导电介质上就会产生一个稳定的电流分布。导电介质由导电微晶制成，它的电阻率比金属电极大很多，因而导电微晶是不良导体。设其厚度为t，电阻率为，电极A的半径为0r，B的半径为0R。由电阻定律可知，半径为r的圆周到半径为r+dr的圆周间的圆环宽

3、度为dr电阻为：2drdrdRsrt=半径为r1的圆周到半径为r2的圆周间的圆环电阻为：22ln22rrrrdrRtrtr=?=?同理，半径为0r的圆周到半径为0R的圆周间的圆环电阻为：21ln2rRtr=于是，两电极间的总电流：11212lnUUtIrRr=?设外环的电势为0，则距环心为r(0r【实验步骤】1按图连接好电路，调节“电压输出旋钮，直到电压表示数为10.00V。2将探测器置于电极A中心，再将一张白纸对折三下，放在测试仪有机玻璃平台上，使其中心对准电极A中心，然后用夹子夹稳。3在四条折线上用探针分别找出电势为8.0V、6.0V、4.0V和2.0V的点，将其中心记录在白纸上。4用圆规

4、画出电势分别为8.0V、6.0V、4.0V和2.0V的等势线，再根据电场线和等势线垂直的原理，画出八条电场线。5断开电路，整理好仪器。【数据处理】1将实验记录的白纸贴于此处，并画出等势线、电场线，然后用直尺量出等势圆的直径精确到0.1mm。D8mmD6mmD4mmD2mm=8D=6D=4D=2D2数据计算已知：1r=4.71mm2r=49.18mmU1=10.00VU理=2121ln(/)ln(/)rrUrr3用坐标纸画出U测2ln(/)rr曲线用实线和U理2ln(/)rr曲线用虚线，并进行分析。【问题讨论】1本实验的误差主要来自哪些方面，怎样避免？2假如电源电压增加一倍，等势线和电场线的形状能否会发生变化？U测vDmmrmm2ln(/)rrU理v100%UUU-?理测理800600400200