靜電場(chǎng)測(cè)繪PPT課件

1、 勢(shì)思考與討論的問(wèn)題第1頁(yè)/共19頁(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯快o電現(xiàn)象或電子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，需要了解靜電場(chǎng)的電場(chǎng)分布情況1. 學(xué)習(xí)用穩(wěn)恒電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)的原理和方法；2. 加深對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)概念的理解；3. 同軸電纜、平行輸電線的電場(chǎng)分布情況。第2頁(yè)/共19頁(yè)復(fù)雜計(jì)算靜電，無(wú)電荷移動(dòng)，用磁電式儀器不能直接測(cè)量模擬法理論計(jì)算直接測(cè)量以理論為基礎(chǔ)，不直接研究自然現(xiàn)象本身，而用相似的模型來(lái)進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)原理第3頁(yè)/共19頁(yè)什么是模擬法？ 模擬法在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有著極其廣泛的應(yīng)用，其本質(zhì)是用一種易于實(shí)現(xiàn)、便于測(cè)量的物理狀態(tài)或過(guò)程模擬不易實(shí)現(xiàn)的、不易測(cè)量的狀態(tài)和過(guò)程。為什么要采用模擬法？ 在一些電子器件和設(shè)備中有時(shí)需要知

2、道其中的電場(chǎng)分布，一般都通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定。但是在直接測(cè)量靜電場(chǎng)也遇到很大困難，主要困難在于把探針伸入靜電場(chǎng)時(shí)，探針上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷，使原電場(chǎng)產(chǎn)生顯著的畸變，故實(shí)驗(yàn)時(shí)常用模擬方法來(lái)測(cè)量！模擬法第4頁(yè)/共19頁(yè)數(shù)學(xué)模擬：兩個(gè)不同本質(zhì)的物理過(guò)程，用同一個(gè)數(shù)學(xué)方程來(lái)描述模擬法分類(lèi)物理模擬：保持同一物理場(chǎng)本身，相同的物理現(xiàn)象/ /過(guò)程縮小或放大模擬再現(xiàn)：“風(fēng)洞”的飛機(jī)模型模擬實(shí)際飛機(jī)在大氣中的飛行第5頁(yè)/共19頁(yè)ABabrbarInInUUA A、B B間不良導(dǎo)體A,B A,B 之間形成徑向電流， 建立了一個(gè)穩(wěn)恒電流場(chǎng), , 該電流場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)和真空中的靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)學(xué)公式上是相等的。穩(wěn)恒電流場(chǎng)形成的條

3、件穩(wěn)恒電流場(chǎng)形成的條件第6頁(yè)/共19頁(yè)模擬的條件a)穩(wěn)恒電流場(chǎng)中的電極形狀應(yīng)與被模擬的靜電場(chǎng)中的帶電體幾何形狀相同；穩(wěn)恒電流場(chǎng)中的電極形狀應(yīng)與被模擬的靜電場(chǎng)中的帶電體幾何形狀相同；b)穩(wěn)恒電流場(chǎng)中的導(dǎo)電介質(zhì)是不良導(dǎo)體且電導(dǎo)率分布均勻，并滿足電極電導(dǎo)率穩(wěn)恒電流場(chǎng)中的導(dǎo)電介質(zhì)是不良導(dǎo)體且電導(dǎo)率分布均勻，并滿足電極電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于介質(zhì)的電導(dǎo)率；遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于介質(zhì)的電導(dǎo)率；c)模擬所用電極系統(tǒng)與被模擬電極系統(tǒng)的邊界條件相同。模擬所用電極系統(tǒng)與被模擬電極系統(tǒng)的邊界條件相同。 模擬方法的使用有一定的范圍，不能任意推廣，否則將會(huì)得到荒唐的結(jié)論。用穩(wěn)恒電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)的條件可以歸納為以下幾個(gè)方面：第7頁(yè)/共19頁(yè)直接

4、測(cè)量量間接測(cè)量物理量: :場(chǎng)強(qiáng)E,E,為矢量, ,不易測(cè)量直接測(cè)量物理量: :電勢(shì)U, U, 標(biāo)量, ,容易測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)方向和電勢(shì)面垂直相交, ,從 “+ +” 到 “- -”描繪第8頁(yè)/共19頁(yè)Eab點(diǎn)電荷-同軸電纜模擬點(diǎn)電荷第9頁(yè)/共19頁(yè)E59731電偶極子-平行輸電線模擬等量異號(hào)電荷第10頁(yè)/共19頁(yè)電壓表法檢流計(jì)法C+-V好？G+-C等勢(shì)面的測(cè)量方法等勢(shì)面的測(cè)量方法好1.1.直接法（電壓表法）直接法（電壓表法）工作電壓設(shè)置：將“直接、檢零”開(kāi)關(guān)置于“直接”檔；將“測(cè)量、校正”開(kāi)關(guān)置于“校正”檔；調(diào)節(jié)“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，使電表顯示10V。等勢(shì)面測(cè)量：將“測(cè)量、校正”開(kāi)關(guān)置于“測(cè)量”檔；移動(dòng)探

5、筆，尋找等勢(shì)點(diǎn)，并開(kāi)始測(cè)量。2.檢零法（檢流計(jì)法）檢零法（檢流計(jì)法）工作電壓設(shè)置工作電壓設(shè)置：同上：同上待測(cè)等勢(shì)面電勢(shì)設(shè)定待測(cè)等勢(shì)面電勢(shì)設(shè)定：“直接、檢零直接、檢零” 開(kāi)關(guān)置于開(kāi)關(guān)置于“檢零檢零”檔檔 將將“設(shè)定、檢零設(shè)定、檢零” 開(kāi)關(guān)置于開(kāi)關(guān)置于“設(shè)定設(shè)定”檔；檔； 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)“設(shè)定調(diào)節(jié)設(shè)定調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)到所需的電勢(shì)值。旋鈕調(diào)到所需的電勢(shì)值。等勢(shì)面測(cè)量等勢(shì)面測(cè)量：將：將“設(shè)定、檢零設(shè)定、檢零” 開(kāi)關(guān)置于開(kāi)關(guān)置于“檢零檢零”檔；檔； 移動(dòng)探筆，尋找移動(dòng)探筆，尋找指示器指示為零指示器指示為零的點(diǎn)，并開(kāi)始測(cè)量的點(diǎn)，并開(kāi)始測(cè)量第11頁(yè)/共19頁(yè)實(shí)驗(yàn)儀器 等臂原理第12頁(yè)/共19頁(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.1.用電壓表

6、法測(cè)繪平行輸電線（模擬電偶極子電場(chǎng)）的等勢(shì) 線簇（1 1、3 3、5 5、7 7、9V9V）；2.2.用檢零法（檢流計(jì)法）測(cè)繪同軸電纜（模擬點(diǎn)電荷電場(chǎng)） 的等勢(shì)線簇（1 1，3 3，5V5V）； 3.3.記錄點(diǎn)電荷各等勢(shì)點(diǎn)的坐標(biāo)，上機(jī)處理數(shù)據(jù)，觀察等勢(shì)圓 的擬合情況，記下各圓實(shí)測(cè)半徑R RP P和圓心坐標(biāo)，并與理論 半徑R RT T 比較，計(jì)算百分誤差E E（）；4.4.根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系，畫(huà)出電場(chǎng)線。（測(cè)繪等勢(shì) 點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意點(diǎn)的分布情況，并描下電極位置） 第13頁(yè)/共19頁(yè)操作步驟1. 坐標(biāo)紙固定好；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能移動(dòng)？2. 2. 調(diào)節(jié)兩個(gè)電極間電壓為10.0V10.0V；10.00v第

7、14頁(yè)/共19頁(yè) 1.003.005.007.009.00+-測(cè)繪結(jié)果-電偶極子第15頁(yè)/共19頁(yè)數(shù)據(jù)處理畫(huà)一條曲線需要取7-87-8點(diǎn)電勢(shì)面、電場(chǎng)線實(shí)驗(yàn)后再畫(huà)出E EE Ea ab b自取坐標(biāo)原點(diǎn)，讀出各個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)坐標(biāo)，輸入計(jì)算機(jī)，得到各電勢(shì)面半徑實(shí)驗(yàn)值RpRp，圓心坐標(biāo)（x x0 0,y,y0 0).).如何評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性？第16頁(yè)/共19頁(yè)誤差rInUEaba1)(EabR RP P實(shí)驗(yàn)值nnTbaR1%100TTpRRRER RT T 理論值取坐標(biāo)arUUn 第17頁(yè)/共19頁(yè)注意事項(xiàng)1.1.掌握“先定性觀察，后定量測(cè)量”的原則； 根據(jù)物理圖像以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)情 況）來(lái)判斷電勢(shì)的高低情況。2. 2. 一定要注意探針與導(dǎo)電紙的接觸良好，但移 動(dòng)探筆時(shí)應(yīng)將它提起，否則容易破壞導(dǎo)電層。3.3.對(duì)同一個(gè)等勢(shì)面盡量從不同的方位找等勢(shì)點(diǎn)。4.4.電壓值有