静电场描绘的实验报告模板.doc

梧州学院学生实验报告
成绩: 指导教师:
专业: 班别: 实验时间:
实验人: 学号: 同组实验人:
实验课程:大学物理实验(电磁学) 实验名称:静电场的描绘
实验设备:静电场描绘电源、静电场描绘仪、坐标纸(自备)
实验目的: 1. 了解用电流场模拟静电场的基本原理。
2. 学习用模拟法测绘静电场的分布。
3. 加深对静电场强度和电势概念的理解。
实验原理:
直接测量静电场的分布是不容易的。理论和实验证明导电介质里稳恒电流建立的稳恒电流场与静电场的规律完全相似,而且电流场中电势很容易用伏特计测出,所以可以用稳恒电流场模拟静电场。
测量出被模拟的电场中各点电势。连接各等势点作出等势面,根据电场线与等势面的垂直关系,描绘出电场线,即可形象的了解电场的情况,加深对电场强度、电势和电势差概念的理解。
本实验采用水槽,用水代替导电纸做实验,导电性能均匀,仪器直观性强,实验方便准确。
为了分析实验探测的结果,以无限长同轴柱状导体间的电场为例,其截面如图(10-2)所示,设电极A的半径和电极B的内径分别为和b,每单位长度分别带有电荷+λ和-λ,B接地,设A的电势为UA,B的电势为零。
根据高斯定理,在导体A、B之间与中心轴距离为r的任意一点的电场强度大小为
图10-2 同轴导体截面电场
() (10-1)
由得
(10-2)
因为B接地,即
因此电极A的电势为(10-3)
由式(10-2)与式(10-3)可得
(10-4) 式中为真空的电容率(或称介电常量)。
实验步骤:
1. 打开描绘架上层的黑色金属方框,放上描绘用的方格纸,并将其合上。
2. 水槽内注入干净的自来水至电极板高度3/4,并置于描绘架下层居中。
3. 按图连接好线路,将探针放置平台并使探针碰触着接地电极板,同时把档位开关置
内测档,打开电源开关,调整电压调节旋钮至12V,再把档位开关置外测档,此时电压会小于12V,再调电压调节旋钮,使内、外测电压尽可能接近于12V。
4. 用探针在方格纸上画出两电极的形状。
5. 用探针仔细找出电势为1V