用电流场模拟静电场.docx

用电流场模拟静电场
教学目的】
学习用模拟法测绘静电场的原理和方法。
加深对电场强度和电位概念的理解。
教学重点】
能在坐标纸上准确描绘同轴电缆的静电场分布。
教学难点】
理解并掌握“模拟法”间接测绘静电场的理论依据。
课程用电流场模拟静电场
教学目的】
学习用模拟法测绘静电场的原理和方法。
加深对电场强度和电位概念的理解。
教学重点】
能在坐标纸上准确描绘同轴电缆的静电场分布。
教学难点】
理解并掌握“模拟法”间接测绘静电场的理论依据。
课程讲授】
提问:?
?
一、实验原理
静电场和稳恒电流场虽是两个截然不同的电场,但可以用稳恒电流场中的电位分布来模
拟静电场的电位分布。对于均匀带电的长直同轴柱面的静电场可以用圆片形金属电极A和圆
环金属电极B所形成的电流场来描绘。
图1同轴电缆的静电场
0
r
r+dr
B
图2同轴电缆的电流场
下面比较两种场半径为r处的电势的表达式:
静电场
T
E=—
2兀&
0
V=JE-dl=P丄_
2ks
r 0
-dr二
T“R
zn-o-2ks r
o
设内圆柱与同轴柱面间的电势为V0,则
RT
=f -dr
2兀£
0
TznR0
Zn—o
r
o
r0
V R
= o_-Zn_o_
Rr
£n—0L
r
o
1)

设任意处的电流密度为j,电阻率为P,则该处场强.
E=Pj=P而(其中七为电纸厚度)
V'=fEdl=王JRodL=土
2ntr
Zn—o
r 2兀t
设加在A、B两极间的电势差为V0,则
R
―0
r
0
V=Vo
0nH
r
0
0nR
r
2)
比较(1),(2)两式可知,在离开圆心r处两场电势有完全相同的表达式。故可用稳恒电流场模拟静电场。
二、实验仪器
EQC-2型双层式静电场测绘仪一套,直流稳压电源(ioV,1A),电压表
三、实验步骤
将导电玻璃上内外两电极分别与直流稳压电源的正负极相连接,电压表正负极分别与同步探针及电源负极相连接。。
移动同步探针测绘同轴电缆的等位线簇。相邻两等位线间的电位差为1伏,共测八条等位线,每条等位线测定出八个均匀分布的点。
以每条等位线上各点到原点的平均距离为半径画出等位线的同心圆簇。然后根据电力线与等位线正交原理,再画出电力线,标明等位线的电压大小,并指出电场强度方向,得到一张完整的电场分布图。
在坐标纸上作出相对电位U_和Inr的关系曲线,并与理论结果比较。
r
U
0
、数据记录和数据处理
r--7.