(完整word版)大学物理实验静电场的描绘
- 格式：doc
- 大小：170.01 KB
- 文档页数：8
下载文档原格式
合集下载
模拟静电场的描绘实验报告
模拟静电场的描绘实验报告静电场是物理学中的一个重要概念，它是指由电荷所产生的电场。
在我们的日常生活中，静电场无处不在，例如我们摩擦衣服时产生的静电、电视机屏幕上的静电等等。
为了更好地理解静电场的特性，我们进行了一次模拟静电场的描绘实验。
实验器材：1. 电荷模拟器2. 电场力线模拟器3. 电场力线测量仪实验步骤：1. 将电荷模拟器放置在实验台上，并将其连接到电源上。
2. 打开电荷模拟器的开关，使其产生一个电荷。
3. 将电场力线模拟器放置在电荷模拟器旁边，并将其连接到电场力线测量仪上。
4. 打开电场力线测量仪的开关，观察电场力线模拟器上的电场力线。
5. 移动电荷模拟器，观察电场力线模拟器上的电场力线的变化。
实验结果：通过实验，我们观察到了电荷模拟器产生的电场力线模拟器上的电场力线。
当电荷模拟器产生一个正电荷时，电场力线模拟器上的电场力线从正电荷向外辐射，形成一个圆形的电场力线图案。
当电荷模拟器产生一个负电荷时，电场力线模拟器上的电场力线从负电荷向内收缩，同样形成一个圆形的电场力线图案。
当电荷模拟器的电荷大小改变时，电场力线模拟器上的电场力线也会相应地改变。
实验分析：通过实验，我们可以看出电荷的大小和正负性对电场力线的形状和方向有着重要的影响。
当电荷为正电荷时，电场力线从正电荷向外辐射；当电荷为负电荷时，电场力线从负电荷向内收缩。
这说明了电荷的正负性对电场力线的方向有着决定性的影响。
我们还观察到了电荷大小对电场力线的影响。
当电荷大小增加时，电场力线的密度也会相应地增加，电场力线的形状也会发生变化。
这说明了电荷的大小对电场力线的密度和形状有着重要的影响。
结论：通过本次实验，我们更加深入地了解了静电场的特性。
我们发现电荷的正负性和大小对电场力线的方向、密度和形状都有着重要的影响。
这些发现对于我们更好地理解静电场的特性和应用静电场有着重要的意义。
大学物理实验静电场的描绘-推荐下载
且电场强度 E=－△U/△l；它们都遵守高斯定理：对静电场，电场强度在无源区
域内满足以下积分关系
∮E·ds = 0
对于稳恒电流场，电流密度矢量 J 在无源区域内也满足类似的积分关系
∮J·ds = 0
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力通根保1据护过生高管产中线工资0不艺料仅高试可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时各卷，类调需管控要路试在习验最题；大到对限位设度。备内在进来管行确路调保敷整机设使组过其高程在中1正资中常料，工试要况卷加下安强与全看过，25度并52工且22作尽护下可1关都能于可地管以缩路正小高常故中工障资作高料；中试对资卷于料连继试接电卷管保破口护坏处进范理行围高整，中核或资对者料定对试值某卷，些弯审异扁核常度与高固校中定对资盒图料位纸试置，卷.编工保写况护复进层杂行防设自腐备动跨与处接装理地置，线高尤弯中其曲资要半料避径试免标卷错高调误等试高，方中要案资求，料技编试术5写、卷交重电保底要气护。设设装管备备置线4高调、动敷中试电作设资高气，技料中课并术3试资件且、中卷料中拒管包试试调绝路含验卷试动敷线方技作设槽案术，技、以来术管及避架系免等统不多启必项动要方方高式案中，；资为对料解整试决套卷高启突中动然语过停文程机电中。气高因课中此件资，中料电管试力壁卷高薄电中、气资接设料口备试不进卷严行保等调护问试装题工置，作调合并试理且技利进术用行，管过要线关求敷运电设行力技高保术中护。资装线料置缆试做敷卷到设技准原术确则指灵：导活在。。分对对线于于盒调差处试动，过保当程护不中装同高置电中高压资中回料资路试料交卷试叉技卷时术调，问试应题技采，术用作是金为指属调发隔试电板人机进员一行，变隔需压开要器处在组理事在；前发同掌生一握内线图部槽纸故内资障，料时强、，电设需回备要路制进须造行同厂外时家部切出电断具源习高高题中中电资资源料料，试试线卷卷缆试切敷验除设报从完告而毕与采，相用要关高进技中行术资检资料查料试和，卷检并主测且要处了保理解护。现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
静电场描绘实验报告
静电场描绘实验报告实验目的，通过实验，描绘静电场的分布规律，了解静电场的基本特性。
实验仪器与材料，静电场模型装置、静电计、导线、电荷点、绝缘支架等。
实验原理：静电场是指空间中存在电荷时，在其周围形成的一种力场。
在静电场中，电荷点受到的力是与其位置有关的，力的大小和方向取决于电荷点的电荷大小和符号以及其所处位置。
通过实验，我们可以通过测量不同位置的力的大小和方向，来描绘静电场的分布规律。
实验步骤：1. 将静电场模型装置放置在绝缘支架上，使其保持稳定。
2. 在静电场模型装置上选择几个不同位置，分别放置电荷点，并用导线连接到静电计上。
3. 测量不同位置的电荷点受到的力的大小和方向，并记录下来。
4. 根据测量数据，绘制静电场的分布图。
实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，我们可以绘制出静电场的分布图。
根据图像我们可以发现，静电场的分布规律是呈现出一定的对称性，且电场强度随着距离的增加而减小。
在电荷点周围，电场强度较大，而在远离电荷点的地方，电场强度逐渐减小。
这与我们在理论上对静电场的认识是一致的。
结论：通过本次实验，我们成功地描绘出了静电场的分布规律。
静电场的分布呈现出一定的对称性，且电场强度随着距离的增加而减小。
这些结果与我们在理论上对静电场的认识是相符的。
通过实验，我们对静电场的特性有了更深入的了解。
实验存在的不足与改进：在实验过程中，由于静电场的测量比较复杂，测量数据的准确性受到了一定的影响。
为了提高实验的准确性，我们可以采取更精密的测量仪器，以及更加严格的实验操作流程。
总结：通过本次实验，我们对静电场的分布规律有了更深入的了解。
静电场是一种重要的物理现象，在日常生活和工程应用中有着广泛的应用。
通过深入研究静电场的特性，可以为相关领域的发展提供重要的理论基础和实验依据。
希望通过本次实验，能够增进我们对静电场的认识，为今后的学习和研究奠定基础。
实验五 静电场的描绘
实验五 静电场的描绘【实验目的】1.学习用模拟法描绘静电场的分布的基本概念。
2.通过描绘同轴柱面电场的等势线和电场线，加深对电势和场强关系的理解。
【实验仪器】1-MJ 型静电场描绘仪（含专用电源、数显电压表）、探针、水槽、毫米方格纸等【实验原理】1、 静电场测量的困难与模拟法带电体在其周围空间会产生静电场，可以用电场强度和电势的空间分布来描述。
2、 静电场的相似模拟——用稳恒电流场模拟静电场根据相似模拟的特点，本实验用稳恒电流场模拟静电场。
【实验结果及数据处理 】rE 02πελ= （1） 式中，λ为A （或B ）的电荷线密度，其电势r U 可表示为：ar U dr E U U r a a a r ln 20⎰-=⋅-=πελ （2） 在b r =处应有ab U dr E U U b a a a b ln 20⎰-=⋅-=πελ （3） 令b r =时，0=b U ，代入（3）式，得：a b U a ln 20=πελ 代入（2）得 a b r bU U a r ln ln= （4） 距中心r 出的场强为r ab U dr dU E a r 1ln ⨯=-= （5） rdr dR ⨯=πδρ2 rb R rb ln 2πδρ= （6） a b R ab ln 2πδρ= （7） ab U R U I a ab a ln 2ρπδ== （8） a b r bU IR U a rb r ln ln==' （9） E drdU dr U d E r =-='-=' 5、无限长带电同轴圆柱体中的电场的模拟ab r bU U ln ln0= 0/)(U U b a b r = （10） 【实验步骤】1、测绘无限长平行带电直导线的等势线簇。
（1）水槽中倒入适量的水，调节水槽使之水平，水盘内各处水深要相同但不要太深，以5mm 左右为宜。
（2）选用平行导线电极，按照图6连接电路，调节滑线变阻器使两电极A 、B 之间的电势差V U 120=。
静电场的描绘实验报告(实用5篇)
静电场的描绘实验报告篇1一、实验目的1、能够正确运用系统分析的过程与方法，结合一个自选MIS项目，复习、巩固MIS分析的目的、MIS分析的内容、MIS分析方法和工具，提高系统分析实践能力。
2、熟悉业务流程图、数据流程图、数据字典的绘制。
3、熟悉Rational Rose工具的使用, 熟悉UML在MIS分析中的应用。
4、树立正确的系统分析思想，培养分析问题、解决问题的能力。
二、实验内容1、根据所述系统功能需求，开展实地调查或通过Internet查阅相关资料或结合个人经验，进行系统分析。
2、明确管理业务调查过程和方法，包括所选管理系统典型组织机构、管理功能及业务流程，优化并以图形建模。
3、明确数据流程的调查与分析过程，绘制数据流程图，编制数据字典。
4、学会使用RationalRose软件来进行系统分析，使用UML描述分析系统的用例图、概念类图、顺序图、合作图、活动图和状态图。
三、操作步骤系统分析静电场的描绘实验报告篇2一、实习目的1、学习焊接电路板的有关知识，熟练焊接的具体操作。
2、了解电子产品的生产制作过程；3、掌握电子元器件的识别及质量检验；，4、学习利用工艺工具独立进行电话机的装焊和调试，并达到产品的质量要求5、看懂电话机的安装图，了解电话机的基本原理，学会动手组装和焊接电话机。
6、通过对一台正规产品电话机^的安装焊接及调试，学会调试电话机，能够清晰接打电话。
7培养职业道德，和职业技能，培养工程实践观念及严谨细致一丝不苟的科学风。
二、实习内容1．元器件的识别对于此次电话机装配中所用到的所有元器件，如色环电阻、二极管、稳压管、三极管、瓷片电容、涤纶电容、电解电容、变压器、单片机及其他各种所用到的器件都应该能很好的识别。
2．元器件的插装元器件在焊接前，需要对其进行正确的插装，这一点是十分重要的，它关系到我们电话机组装成败与否。
对于器件的插装，要求我们能在正确识别元器件的基础上，认真，小心，对照元器件清单表，不漏插，不错插。
模拟法描绘静电场的实验报告
模拟法描绘静电场的实验报告模拟法描绘静电场的实验报告静电场是物理学中重要的概念之一，它在我们的日常生活中无处不在。
为了更好地理解和研究静电场的特性，我们进行了一项模拟法描绘静电场的实验。
实验目的本实验旨在通过模拟法描绘静电场，探究静电场的分布规律和影响因素，并进一步加深对静电场的理解。
实验装置与原理我们使用了一块平行板电容器作为实验装置。
平行板电容器由两块平行的金属板组成，中间夹有一层绝缘材料。
通过在电容器的两端加上电压，形成电场。
我们在电容器的中间位置放置了一个探测器，用于检测电场的强度。
实验步骤1. 首先，将平行板电容器放置在实验台上，并确保两块金属板之间的距离保持恒定。
2. 将电容器的两端分别连接到电源的正负极，通过调节电压大小，使电场的强度适中。
3. 将探测器放置在电容器的中间位置，并记录下电场的强度值。
4. 移动探测器，分别在不同位置上进行测量，并记录下相应的电场强度值。
5. 根据测量结果，绘制电场强度分布图，并分析电场强度的变化规律。
实验结果与分析通过实验测量，我们得到了一系列电场强度值，并绘制出了电场强度分布图。
从图中可以看出，电场强度在电容器的两个金属板之间是均匀分布的，且强度随着距离的增加而逐渐减小。
这符合静电场的基本规律，即电场强度与距离的平方成反比。
此外，我们还发现电场强度与电压的大小有关。
当电压增加时，电场强度也相应增加。
这说明电场强度与电压之间存在一定的线性关系，而电场强度可以作为电压的一个指标。
在实验过程中，我们还发现了一些影响电场强度的因素。
例如，电容器的板间距离越小，电场强度越大；电容器的板面积越大，电场强度也越大。
这些结果进一步验证了我们对静电场的认识。
实验总结通过模拟法描绘静电场的实验，我们深入了解了静电场的分布规律和影响因素。
我们发现电场强度与距离、电压、板间距离和板面积等因素密切相关。
这些发现对于我们进一步研究和应用静电场具有重要意义。
然而，本实验仅是对静电场的初步探索，还有许多未知的问题需要进一步研究。
物理实验静电场的描绘
讨论电极中心连线上的电位以及电场分布情况
电极中心连线上的电位分布
电极中心连线上的电场分布
U E x
x x xi 2
谢 谢！
为什么？
静电体系要求苛刻，不能存在运动电荷 探测器件会产生静电感应，改变原
静电体系的电场分布
怎么办？
采用模拟法 ——用平行柱状电极的稳恒电流场 来模拟该电极系统的静电场 为什么能模拟？ 满足的场方程一样，若边界条件一样，则场方 程的解的形式一样
原静电体系
E 0
E U
则
2U 0
上海工程技术大学
物 理 实 验
静电场的描绘
实训楼2209室，67791039 Email: phylab@ 网站:
实验目的
通过模拟法描绘无限长直柱状平
行电极的静电场，讨论其电布示意图
实验上如何测量描绘出该电极系统的电场分布？ 直接构建平行柱状电极的静电体系？ 不可行。
替代的电流场体系 j 0
j
则
2 0
如何用模拟法测量？ 不能直接测 j ，该量为矢量，有大小，还有 方向，不易测量
直接测电位， 得到等位线 得到了电流 线，也就模 再得到电流 拟得到了相 线，电流线 同电极系统 的静电场电 处处与等位 场线分布 线垂直，方 向由正电极 指向负电极
8实验八 静电场的描绘
（4）将探针轻靠电极，描出两极边缘处的若干 点。描点过程中不要碰动水槽 （5）依次描绘电势为1.0V、2.0V、3.0V 、 4.0V、5.0V、6. 0V、7.0V 的若干条线，每 根等势线上的点数不少于10个，并且分布比 较均匀。
1． 打开测试电源通电。
2． 将电压输出端子与电极板的正负极相接。 3． 将测试端子（探针输入）与探针相连。 4． 将选择开关置于电压位置（内侧），旋转 电压调整旋钮选择一合适的电压点，如8V。 5． 将选择开关置于测试位置(外侧)，装置即可 寻找等位点。
7．
8．
9．
数据处理
1.描绘同轴电缆横截面和聚焦电极轴截面上的电场
分布图
（1）在记录了等势点的记录纸上画出电极 （2）将记录的各等势点用虚线连成光滑的等势线，
标出电势值。
（3）根据电力线与等势线正交的关系，从正极出
发，以适当的密度（疏密对应于场强的大小），用 实线作出电力线分布图，标出方向。
6．
将复写纸及一张白纸平铺于上层板上， 并夹紧固定板。 移动探针选择一电位点，压下上探针打 点，然后移动探针选取其它等位点并打点， 即可描出一条等位线。 重复上述6、7步骤，可测出一系列不同 电位的等位线，并可描绘出电力线。 测试结束关闭电源，整理好导线，将水 槽中水倒净，并将电极板反扣于桌面，以使 装置保持干爽。
r
(图 b1)
(图 b2)
q dr q ln r C 则 U r Edr 2h 0 r 2h 0
由边界条件得：
代入上式得：
r r1时U r U1
r r2时U r U 2 0
q C ln r2 2h 0
整理得：
q U1 即 2h ln r ln r 0 2 1
用模拟法描绘静电场实验报告
用模拟法描绘静电场实验报告用模拟法描绘静电场实验报告静电场是物理学中非常重要的一个概念，它描述了电荷之间相互作用的力场。
为了更好地理解和研究静电场，我们进行了一系列的实验，通过模拟法描绘了静电场的特性和行为。
本实验旨在通过模拟法的手段，以一种直观的方式展示静电场的形态和性质。
实验材料和仪器包括：一块平面金属板、一根绝缘杆、一些带电体（如塑料棒或橡皮棒）、一台静电电源、一些细线和一些小球。
实验一：带电体的静电场首先，我们将一个带正电的塑料棒放置在金属板上。
观察到，金属板上的自由电子受到塑料棒的吸引，聚集在棒的附近，形成了一个电子云。
而金属板上的正电离子则被塑料棒排斥，聚集在金属板的远离塑料棒的一侧。
这样，我们可以看到在金属板上形成了一个静电场，其中电子云的密度较高，而正电离子的密度较低。
接下来，我们用一根绝缘杆将带正电的塑料棒移开。
观察到，金属板上的电子云和正电离子重新平均分布，消除了静电场。
这说明，静电场的形成和存在是由于带电体的存在和作用。
实验二：静电场的力线为了更直观地观察静电场，我们将一些细线固定在金属板上，然后将小球用细线悬挂在细线的末端。
将带正电的塑料棒靠近小球，观察到小球受到塑料棒的吸引，偏离了竖直方向。
这表明，静电场中存在着电场力，它使得带电体和带电粒子之间发生相互作用。
我们可以通过将小球在静电场中的运动轨迹连接起来，得到一系列的力线。
这些力线从带正电的塑料棒开始，向外辐射，形成了一个以塑料棒为中心的电场。
力线越靠近塑料棒，表示电场的强度越大；力线越稀疏，表示电场的强度越弱。
实验三：静电场的电势为了进一步了解静电场的性质，我们使用了一台静电电源。
首先，我们将金属板接地，然后将带正电的塑料棒靠近金属板。
观察到，金属板上的电子云和正电离子重新分布，形成了一个静电场。
接下来，我们用一个带有指示器的电势计测量了不同位置的电势。
实验结果显示，距离塑料棒越远的位置，电势越低；而距离塑料棒越近的位置，电势越高。
静电场的描绘实验报告
静电场的描绘实验报告引言：静电场是电荷在周围空间中所产生的力场，它是电磁场的一种。
静电场广泛应用于工业、生活和科学研究等领域，对于我们的日常生活和科学研究具有重要意义。
本实验旨在通过模拟实验方法，描绘静电场的性质和特征。
实验步骤：第一步：实验材料准备我们使用了以下实验材料：1. 塑料棒2. 金属导线3. 金属导体板4. 球形电容器5. 电荷仪第二步：静电场的形成首先，我们通过摩擦塑料棒，将塑料棒带有一个正电荷。
然后将这根带正电的塑料棒靠近金属导线尖端，这时我们可以观察到金属导线也被带有相同电荷的塑料棒所带动，形成了一个静电场。
第三步：静电场的特征为了描绘静电场的特征，我们使用金属导体板和球形电容器进行实验。
1. 金属导体板实验将带有正电荷的塑料棒靠近金属导体板，我们可以观察到导体板上的自由电子受到排斥，集中在导体板的反方向。
这种现象说明了静电场具有斥力的特征，并且在靠近电荷的地方电荷密度较高。
2. 球形电容器实验为了进一步描绘静电场的特征，我们利用球形电容器进行实验。
首先，将带有正电荷的塑料棒靠近球形电容器的一侧，然后将电荷仪放置在球形电容器的另一侧以测量电荷的分布情况。
实验结果显示，电荷在球形电容器上的分布不均匀，呈现出密集的地方和少电量的地方。
这说明静电场在球形电容器内部也是不均匀的，而且电荷密度与距离电荷的远近有关。
讨论与结论：通过以上实验，我们可以得出一些结论：1. 静电场具有斥力的特征，带有相同电荷的物体会排斥彼此，而带有不同电荷的物体会相互吸引。
2. 静电场的特征与距离相关，电荷的密度会随着距离的变化而变化。
距离电荷较近的地方电荷密度较高，距离电荷较远的地方电荷密度较低。
3. 静电场在闭合导体表面上是均匀的，但在球形电容器内部会出现不均匀的分布。
综上所述，本实验通过模拟实验方法描绘了静电场的特征和性质。
静电场的研究对于我们理解电磁场的形成和应用具有重要意义，也为我们更深入地探索电荷和电场的关系奠定了基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
静电场的描绘 【实验目的】 1.学习用模拟法测绘静电场的原理和方法。 2.加深对电场强度和电位要领的理解。 3.用作图法处理数据。 【实验仪器】 静电场描绘仪、静电场描绘仪信号源、导线、数字电压表、电极、同步探针、坐标纸等。 【实验原理】 在一些科学研究和生产实践中，往往需要了解带电体周围静电场的分布情况。一般来说带电体的形状比较复杂，很难用理论方法进行计算。用实验手段直接研究或测绘静电场通常也很困难。因为仪表（或其探测头）放入静电场，总要使被测场原有分布状态发生畸变；除静电式仪表之外的一般磁电式仪表是不能用于静电场的直接测量，因为静电场中不会有电流流过，对这些仪表不起作用。所以，人们常用“模拟法”间接测绘静电场分布。 1、模拟的理论依据 模拟法在科学实验中有极广泛的应用，其本质上是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程的研究，以代替不易实现、不便测量的状态或过程的研究。 为了克服直接测量静电场的困难，我们可以仿造一个与静电场分布完全一样的电流场，用容易直接测量的电流场模拟静电场。 静电场与稳恒电流场本是两种不同场，但是它们两者之间在一定条件下具有相似的空间分布，即两场遵守的规律在形式上相似。它们都可以引入电位U，而且电场强度E=－△U/△l；它们都遵守高斯定理：对静电场，电场强度在无源区域内满足以下积分关系 ∮E·ds = 0 ∮E·d l = 0 对于稳恒电流场，电流密度矢量J在无源区域内也满足类似的积分关系 ∮J·ds = 0 ∮J·d l = 0 由此可见，E和J在各自区域中满足同样的数学规律。若稳恒电流空间均匀充满了电导率为σ的不良导体，不良导体内的电场强度E′与电流密度矢量J之间遵循欧姆定律 J=σE′ 因而，E和E′在各自的区域中也满足同样的数学规律。在相同边界条件下，由电动力学的理论可以严格证明：像这样具有相同边界条件的相同方程，其解也相同。因此，我们可以用稳恒电流场来模拟静电场。也就是说静电场的电力线和等势线与稳恒电流场的电流密度矢量和等位线具有相似线的分布，所以测定出稳恒电流场的电位分布也就求得了与它相似的静电场的电场分布。 2、模拟条件 模拟方法的使用有一定条件和范围，不能随意推广，否则将会得到荒谬的结论。用稳流电场模拟静电场的条件可归纳为几点： （1）稳流场中电极形状应与被模拟的静电场的带电体几何形状相同。 （2）稳流场中的导电介质应是不良导体且电阻率分布均匀，并满足σ电极≥σ导电质
才能保证电流场中的电极（良导体）的表面也近似是一个等位面。
（3）模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。 3、同轴圆柱形电缆的静电场 利用稳恒电流的电场和相应的静电场其空间形成一致性，则只要保证电极形状一定，电极电位不变，空间介质均匀，在任何一个考察点，均应有U稳恒=U静电，或E
稳恒=E静电。下面
图 1 以同轴圆柱形电缆的“静电场”和相应的模拟场—“稳恒电流场”来讨论这种等效性。如图10（a）所示，在真空中有一半径a的长圆柱导体A和一个内径b的长圆筒导体B，它们同轴放置，分别带等量异号电荷。由高斯定理可知，在垂直于轴线上的任何一个截面S内，有均匀分布辐射状电力线，这是一个与坐标Z无关的二维场。在二维场中电场强度E正平行于xy平面，其等位面为一簇同轴圆柱面。因此，只需研究任一垂直横截面上的电场分布即可。 距轴心O半径为r处（图1(b)）的各点电场强度为
rE02
式中λ为A（或B）的电荷线密度。其电位为 arnUEdrUUaraar120
（1）
若br时，Ub = 0则有
abnUa12
0
代入式（1）得 )/(1)/(1abnrbnUUar （2） 距中心r 处场强为 rabnUdrdUEarr1)/(1 （3） 其中A、B间不是真空，而是充满一种均匀的不良导体，且A和B分别与电流的正负极相连，见图2同轴电缆模拟电极间形成径向电流，建立一个稳恒电流场
rE。可以证明不良导体中的电场强度rE与原真空中的静电场Er是相同的。
4、同轴圆柱形电级间的电流场 取厚为t的圆柱形同轴不良导体片来研究，材料的电阻率为ρ则半径r的圆周到半径为（r+dr）的圆周之间的不良导体薄块的电阻为
rdrtdR2 （4） 半径r到b之间的圆柱片电阻为 rbntrdrtRbrrb122 （5）
由此可知半径a到b之间圆柱片的电阻为
abntRab12 （6）
若设U0 = 0，则径向电流为
)/(12abntURUIaaba （7）
距中心r处的电位为 )/(1)/(1abnrbnUIRUarbr （8）
则稳恒电流场Er′为
rabnUdrdUEarr1)/(1 （9）
可见式（2）与式（8）具有相同形式，说明稳恒电流场与静电场的电位分布函数完全相同。即柱面之间的电位rU与1nr均为直线关系。并且（arUU/）相对电位仅是坐标的函数，与电场电位的绝对值无关。显而易见，稳恒电流的电场E′与静电场E的分布也是相同的。因为
t ()a
a b r rdr
()b 图2 同轴电缆模拟电极 EdrdUdrUdErr （10）
实际上，并不是每种带电体的静电场及模拟场的电位分布函数都能计算出来，只有在σ分布均匀几种形状对称规则的特殊带电体的场分布才能用理论严格计算。上面只是通过一个特例，证明了用稳恒电流场模拟静电场的可行性。 5、电场的测绘方法 由（10）式可知，场强E在数值上等于电位梯度，方向指向电位降落的方向。考虑到E是矢量，U是标量，从实验测量来讲，测量电位比测定场强容易实现，所以可先测绘等位线，然后根据电力线与等位线正交原理，画出电力线。这样就可由等位线的间距，电力线的疏密和指向，将抽象的电场形象地反映出来。 静电场描绘仪（包括水槽、双层固定支架、同步探针等），如图3所示，支架采用双层式结构，上层放记录纸，下层放带电极水槽。并将电极引线接出到外接线柱上，电极间有电导率远小于电极且各向均匀的导电介质水。接通交流电源就可进行实验。在导电玻璃和记录纸上方各有一探针，通过金属探针臂把两探针固定在同一手柄座上，两探针始终保持在同一铅垂线上。移动手柄座时，可保证两探针的运动轨迹是一样的。由水槽上方的穿梭针找到待测点后，按一下记录纸上方的探针，在记录纸上留下一个对应的标记。移动同步探针在水槽中找出若干电位相同的点，由此即可描绘出等位线。
使用方法： （1）接线 静电场测试仪信号源的输出接线柱与电极接线柱相连，将探针架放好，并使探针下探头置于放有电极的水槽中，开启开关，指示灯亮，有数字显示。电压表示值
图3
K V 探针
K 为电场中某点对负极的电压值。 （2）测量 调节静电场测试仪电源前面板上电压调节旋钮，将开关K打在电源电压上，电表显示所加的电压值，单位为伏特，一般调到10V，便于运算。然后将开关打在测量，横移动探针架，数显示表示值随着运动而变化，从而测出每条等位线上的几个电压相等的点。 （3）记录 在描绘架上铺平坐标纸，用螺钉夹住，当电压表显示读数认为需要记录时，轻轻按下记录纸上的探针并在坐标纸上，记录电压，为实验清楚快捷，每等位线不少于8个点，然后用光滑曲线连接即可。 【实验内容】 1、长直同轴圆柱面电极间的电位分布 （1）将电极水槽中加入适量的水，然后把它放在上层静电场描绘仪的下层； （2）按图连接好电路，电压表及探针联合使用。 （3）把坐标纸放在静电场描绘仪的上层，并用四个螺钉夹好。 （4）调节静电场描绘仪的电源（大约10V）。 （5）移动探针座使探针在水中缓慢移动，用数字电压表测量电位差，找到等位点时按下坐标纸上的标记指针，做出标记。分别作出6V、5 V、4 V、3 V、2V的五条等位线，每条等位点不得少于8个。 （6）根据等位点描绘等位线，并标出每条等位线的电位。 （7）根据电力线和等位线垂直的提点，描绘被模拟空间中的电力线。 2、不规则电极间电位分布 （1）将水槽中的电极更换成两圆柱面型。 （2）重复内容一中的操作，分别作出8V、7 V、6V、5 V、4 V、3 V、2V的7条等位线。 【数据记录与处理】 1、同轴圆柱面型电极间电位分布 （1）根据等位点描绘被模拟空间中的等位线。 （2）根据电力线和等位线垂直的提点，画出被模拟空间中的电力线。 （3）测量每条电位线的半径计算对应的电位理论值，并与实验值比较计算相对误差，将数据填入以下表格。 表：Ua V a mm b mm ）（实VU 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0
)(mmr )V(理U
%100*E理理实UUUr 2、不规则电极间电位分布 （1）根据等位点描绘被模拟空间中的等位线。 （2）根据电力线和等位线垂直的提点，画出被模拟空间中的电力线。 注意：将图线粘贴在实验报告上 【思考题】 （1）用模拟法测的电位分布是否与静电场的电位分布一样？ （2）如果实验时电源电压有效值不稳定，那么是否会改变电力线和等位线的分布？为什么？ （3）试从你测绘的等位线和电力线分布图，分析何处电场强度较强，何处电场强度较弱。 【注意事项】 （1）水槽由有机玻璃制成的，实验时要轻拿轻放，以免破碎。 （2）水层厚度要保持一致，即水槽要水平放置，以保证导电介质的均匀性，且水不要过多也不要过少，水面要到达探针但不要淹没电极。 （3）电极、探针要和导线接触良好。 （4）实验完毕后，要将电极从水槽中拿出来放在毛巾上，以免电极生锈。并