大学物理实验教案(用模拟法描绘静电场).docx

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大学物理实验教案(用模拟法描绘静电场)大学物理实验教案实验项目用模拟法描绘静电场教学目的1.学惯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.描绘同轴圆柱形电缆横截面的电场分布情况。实验原理模拟法要求不同的两种场遵循的物理规律形式应是类似的。这样，利用其类似性，能够对容易测量的场进行研究代替对不易测量的场的研究。由于稳恒电流的电场与电介质(或真空)中的静电场之间具有类似性，因而，欲测绘静电场，只要测绘相应的稳恒电流的电场就行了。与电介质(或真空)相对应，稳恒电流电场中的导电物质应是不良导体。本实验通过用导电玻璃为导电质的稳恒电流场的研究来了解电介质中静电场的情况。同轴电缆如图1所示，内筒外半径为a、外筒内半径为b，设外筒和内筒单位长度带电量为-和+，电位分别为Vb和Va，则两筒之间r处的电场强度为2Er=。图1两筒之间的电位差为00ln22bbabaabVVEdrdrra-=?。若外筒接地，Vb=0，则ln2abVa=(1)两筒之间任一点离轴心为r处的电位Vr为ln2rararVVEdra-=?(2)即000ln(lnln)ln222rarbrbVVaaar=-=-=(3)