實驗名稱：靜電場的模擬(提前準備坐標紙!無坐標紙不能實

1、實驗名稱：靜電場的模擬（提前準備坐標紙！無坐標紙不能實驗！!）姓名 學號 班級桌號同組人指導教師 實驗地點：基礎教學樓1103室實驗日期20年_月日時段注意：本實驗儀器（新儀器）與教材稍有不同：不再使用耳機和分壓器測試等勢線，直接用數(shù)字電壓表測定等勢線。其余內(nèi)容與教材相同。準備坐標紙的規(guī)格：15cmx15cm，三至五張一、實驗目的了解用模擬法測量物理量的原理、條件和方法。學會用模擬法來研究靜電場，掌握準確模擬的實驗條件和保證措施。二、實驗儀器WQE-3型靜電場電源，WQE-3靜電場描跡儀（電極板水槽，雙層描繪支架，同步探針等）。，三、實驗原理1 .穩(wěn)恒電流場與靜電場的物理相似性條件描述靜電場的

2、空間分布可以用電場強度E和電勢V兩個基本量，由于標量在計算和測量上 要比矢量簡單得多，所以實驗中對靜電場的研究往往通過電勢分布來進行。然而，既便如此， 直接測量靜電場分布仍然很困難。原因有兩點：其一，。其二，模擬方法的使用有一定條件和范圍，不能隨意推廣，否則會得到荒謬的結論。為了使穩(wěn)恒 電流場模擬的靜電場結果具有實際意義，模擬用的電流場必須具備與靜電場的物理相似性，即 滿足以下三個條件： TOC o 1-5 h z ；。通過對穩(wěn)恒電流場和靜電場的分析、比較，可以看到：兩種場都有電勢的概念，而且兩種 場都遵守高斯定理和拉普拉斯方程。因而只要，便可由微分方程的唯一性定理得知穩(wěn)恒電流場的電勢 分布與

3、靜電場的電勢分布為一一對應關系。2.準確模擬靜電場需保證的實驗條件本實驗是用穩(wěn)恒電流場模擬真空或空氣中的靜電場，故如上物理相似性的條件要通過以下 實驗條件來保證：。四、實驗內(nèi)容必做：用穩(wěn)恒電流場模擬同軸電纜、點電荷與帶電平板、兩平行平板間形成的的靜電場分布。同組兩人，每人獨立完成三張圖。選作：兩個無限長平行帶電圓柱體、聚焦電極形成的靜電場分布。要求：1、每個電極模型測試45條等勢線，每條等勢線上測出10個以上的點，描點連線畫出等 勢線（注意：因每一個描繪點的誤差情況不一定相同，故不能強求描點連線畫出的等勢線 通過每一個描繪點。而應使等勢線兩側的描繪點與等勢線的距離最為接近且兩側分布大體 均勻。

4、）。2、根據(jù)等勢線作出電場線（做電場線時要注意：電場線與等勢線正交，導體表面是等勢面， 電場線垂直于導體表面，電場線發(fā)自正電荷而中止于負電荷，疏密能表示出場強的大小， 根據(jù)電極正，負畫出電場線方向）。五、實驗步驟1、打開描繪架上層的黑色金屬方框，放上描繪用的坐標紙，并將其合上壓緊。2、水槽內(nèi)注入干凈的自來水至略低于電極板高度的位置，并將電極板水槽放于描繪架下 層，居中。3、對每一個模擬電極模型，按儀器接頭標注連線（將電極板兩電極分別與WQE-3型靜電場 電源的“電源輸出”、“接地端相連接；同步探針與WQE-3型靜電場電源的“探針輸入相連 接），將探針放置平臺并使探針碰觸高電位電極板，同時把檔位開關置于外測檔，調(diào)整電壓調(diào)節(jié) 旋鈕至WQE-3型靜電場電源顯示屏顯示的電壓數(shù)值為12V。4、標定電極邊界，直接將探針移至電極邊緣進行打點，要求選擇合適的特征點以準確畫出 兩個電極形狀。5、尋找2V、4V、6V、8V、10V對應的等電位點，每組測試十個以上的等電勢點（移動同 步探針下探針位置可找到若干個這樣的等勢點，用與它保持在同一鉛垂線上的上層探針在坐標 紙上扎孔標記），由此獲得穩(wěn)恒電流場中對應的等勢線。六、實驗記錄與數(shù)據(jù)處理本實驗由于使用的是描點作圖，故不再進行不確定度計算