实验模拟法测绘静电场(1)

用模拟法测绘静电场实验报告【实验目的】1．懂得模拟实验法的适用条件。

2．对于给定的电极，能用模拟法求出其电场分布。

3．加深对电场强度和电势概念的理解【实验仪器】双层静电场测试仪、模拟装置（同轴电缆和电子枪聚焦电极）、JDY 型静电场描绘电源。

[实验原理] 【实验原理】1、静电场的描述电场强度E 是一个矢量。

因此，在电场的计算或测试中往往是先研究电位的分布情况，因为电位是标量。

我们可以先测得等位面，再根据电力线与等位面处处正交的特点，作出电力线，整个电场的分布就可以用几何图形清楚地表示出来了。

有了电位U 值的分布，由 U E -∇= 便可求出E 的大小和方向，整个电场就算确定了。

2、实验中的困难实验上想利用磁电式电压表直接测定静电场的电位，是不可能的，因为任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转，而静电场是无电流的。

再则任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻，若在静电场中引入电表，势必使电场发生严重畸变；同时，电表或其它探测器置于电场中，要引起静电感应，使原场源电荷的分布发生变化。

人们在实践中发现，有些测量在实际情况下难于进行时，可以通过一定的方法，模拟实际情况而进行测量，这种方法称为“模拟法”。

3、模拟法理由两场服从的规律的数学形式相同,如又满足相同的边界条件,则电场、电位分布完全相类似，所以可用电流场模拟静电场。

这种模拟属于数学模拟。

静电场(无电荷区) 稳恒电流场(无电流区)⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⋅==⋅=⋅=⎰⎰⎰b aab l d E U 0l d E 0S d D E D ε ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⋅==⋅=⋅=⎰⎰⎰b aab l d E U 0l d E 0S d j E jσ4、讨论同轴圆柱面的电场、电势分布 （1）静电场根据理论计算，A 、B 两电极间半径为r 处的电场强度大小为rE 02πετ=A 、B 两电极间任一半径为r 的柱面的电势为ab r bV V A ln ln=（2）稳恒电流场在电极A 、B 间用均匀的不良导体（如导电纸、稀硫酸铜溶液或自来水等）连接或填充时，接上电源（设输出电压为V A ）后，不良导体中就产生了从电极A 均匀辐射状地流向电极B 的电流。

一、实验目的1. 理解模拟实验法的适用条件。

2. 掌握用模拟法测绘静电场的原理和方法。

3. 加深对电场强度和电位概念的理解。

4. 通过实验，提高实验操作技能和数据分析能力。

二、实验原理静电场是由静止电荷产生的电场，其电场强度E与电荷量Q和距离r的关系为E=kQ/r^2，其中k为库仑常数。

静电场的电位U与电荷量Q和距离r的关系为U=kQ/r。

由于静电场中的电荷不运动，因此静电场是稳恒的。

在实验中，由于静电场中电荷不运动，直接测量静电场的电场强度和电位比较困难。

因此，我们采用模拟法，利用稳恒电流场来模拟静电场，从而间接测量静电场的分布。

稳恒电流场中，电流密度J与电场强度E的关系为J=σE，其中σ为电导率。

稳恒电流场的电位U与电流密度J和距离r的关系为U=-∫J·dr。

在模拟实验中，我们通过改变电流强度，调整模拟装置，使得模拟电流场的分布与静电场相似，从而间接测量静电场的分布。

三、实验仪器1. 模拟装置：同轴电缆和电子枪聚焦电极。

2. 静电场描绘仪。

3. 静电场描绘仪信号源。

4. 导线。

5. 数字电压表。

6. 电极。

7. 同步探针。

8. 坐标纸。

四、实验步骤1. 将同轴电缆的一端与静电场描绘仪连接，另一端与电子枪聚焦电极连接。

2. 调节静电场描绘仪信号源，输出一定电压。

3. 将电子枪聚焦电极放置在坐标纸上，调节电子枪的聚焦，使得电子束在坐标纸上形成一个清晰的光点。

4. 移动电子枪聚焦电极，在坐标纸上描绘出模拟电流场的等位线。

5. 根据等位线的分布，分析模拟电流场的电场强度和电位分布。

6. 通过比较模拟电流场和静电场的相似性，间接测量静电场的分布。

五、实验结果与分析1. 通过实验，我们成功描绘出模拟电流场的等位线，等位线呈同心圆分布，符合稳恒电流场的特性。

2. 通过分析等位线的分布，我们得出模拟电流场的电场强度和电位分布，与静电场的理论分布相似。

3. 实验结果表明，模拟法可以有效地测绘静电场的分布，为静电场的研究提供了方便。

1. 引言静电场是物理学中一个重要而又神秘的概念。

它的存在影响着我们周围的许多现象，比如静电吸引和静电排斥。

针对静电场的测绘，科学家们提出了多种方法和实验来研究其性质。

其中，模拟法是一种常用且有效的实验手段。

本文将围绕用模拟法测绘静电场的实验步骤展开深入探讨。

2. 模拟法测绘静电场的实验意义静电场是由静电荷所产生的场，它对周围物体有一定的作用力。

通过测绘静电场，可以更深入地理解静电荷的分布规律和场的性质。

在工程技术领域，对静电场的研究也具有重要意义，比如在电力系统的设计和维护中需要重点考虑静电场的影响。

测绘静电场的实验意义重大。

3. 模拟法测绘静电场的实验步骤(1) 实验器材准备模拟法测绘静电场的实验需要一定的器材来辅助完成。

准备一个平板，上面均匀涂抹绝缘材料，并将静电荷均匀分布在平板上。

准备一些带电粒子，比如小颗粒或小球，以观察其在静电场中的受力情况。

另外，还需一些测量设备，比如静电计和万用表，来记录实验数据。

(2) 实验过程在平板上均匀涂抹绝缘材料，并将静电荷均匀分布，形成静电场。

放置带电粒子在静电场中，并观察其受力情况。

记录下带电粒子所受的静电力大小和方向。

接下来，根据实验数据，可以计算出静电场在不同位置的强度和方向，并绘制出静电场线。

可以利用测量设备对实验数据进行验证和分析，确保实验结果的准确性和可靠性。

4. 实验结论及个人观点通过模拟法测绘静电场的实验，我们可以清晰地观察到静电场的性质，并且得到了准确的实验数据。

在实验过程中，我们也发现了静电场的一些特性，比如静电力随距离的变化规律。

从而加深了对静电场的理解和认识。

个人认为，模拟法是一种简单而有效的实验手段，能够帮助我们更直观地认识静电场的性质，对学习和研究静电场具有重要意义。

5. 总结通过以上实验步骤，我们可以利用模拟法来测绘静电场，并通过观察和记录实验数据，深入地了解静电场的性质和规律。

这对于静电场的研究和应用具有重要意义。

希望本文能帮助读者对模拟法测绘静电场的实验有更深入的理解和掌握。

用<模拟法测绘静电场>实验报告【实验目的】1．懂得模拟实验法的适用条件。

2．对于给定的电极，能用模拟法求出其电场分布。

3．加深对电场强度和电势概念的理解【实验仪器】双层静电场测试仪、模拟装置（同轴电缆和电子枪聚焦电极）。

[实验原理]【实验原理】1、静电场的描述电场强度E是一个矢量。

因此，在电场的计算或测试中往往是先研究电位的分布情况，因为电位是标量。

我们可以先测得等位面，再根据电力线与等位面处处正交的特点，作出电力线，整个电场的分布就可以用几何图形清楚地表示出来了。

有了电位U值的分布，由便可求出E的大小和方向，整个电场就算确定了。

2、实验中的困难实验上想利用磁电式电压表直接测定静电场的电位，是不可能的，因为任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转，而静电场是无电流的。

再则任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻，若在静电场中引入电表，势必使电场发生严重畸变；同时，电表或其它探测器置于电场中，要引起静电感应，使原场源电荷的分布发生变化。

人们在实践中发现，有些测量在实际情况下难于进行时，可以通过一定的方法，模拟实际情况而进行测量，这种方法称为“模拟法”。

3、模拟法理由两场服从的规律的数学形式相同,如又满足相同的边界条件,则电场、电位分布完全相类似，所以可用电流场模拟静电场。

这种模拟属于数学模拟。

静电场(无电荷区) 稳恒电流场(无电流区)4、讨论同轴圆柱面的电场、电势分布（1）静电场根据理论计算，A、B两电极间半径为r处的电场强度大小为A、B两电极间任一半径为r的柱面的电势为（2）稳恒电流场在电极A、B间用均匀的不良导体（如导电纸、稀硫酸铜溶液或自来水等）连接或填充时，接上电源（设输出电压为V A）后，不良导体中就产生了从电极A均匀辐射状地流向电极B的电流。

电流密度为式中E′为不良导体内的电场强度，ρ为不良导体的电阻率。

半径为r的圆柱面的电势为图1、同轴圆柱面的电场分布图2、不良导体圆柱面电势分布结论：稳恒电流场与静电场的电势分布是相同的。

模拟法测绘静电场实验报告实验目的：通过模拟法测绘静电场，在实验中掌握静电学原理。

实验仪器：静电场模拟仪、导电笔、示波器等。

实验原理：静电场是指由电荷引起的空间中的电场。

通过模拟法可以在模拟器上模拟出各种不同的电荷分布情况，并通过导电笔和示波器测量出静电场强度分布情况。

实验步骤：1. 按照实验指导书要求连接仪器，并打开静电场模拟仪。

2. 将导电笔插入示波器的X轴通道，将静电场模拟仪输出端口接到Y轴通道上。

3. 在静电场模拟仪上设置电荷分布情况，如单个点电荷、线电荷、平面电荷等，同时观察导电笔示波器上显示的曲线。

4. 更改模拟器上的电荷分布情况，连续多次测量并记录静电场强度分布情况。

5. 汇总所有数据并进行分析，得出实验结果。

实验结果和分析：通过对静电场的模拟实验，得出不同电荷分布情况下静电场强度分布的变化规律。

在线电荷以及平面电荷的情况下，静电场强度的变化呈现出明显的对称性。

单点电荷情况下，静电场呈现出单极性，并且与距离的平方成反比关系。

在实现掌握静电学原理的同时，也通过实验得出了一些静电场强度的变化规律，为今后的科技研究提供了理论基础。

实验结论：通过模拟法测绘静电场实验，掌握了静电学原理，并且了解了电荷分布情况对静电场强度的影响。

同时，也得出了静电场强度的变化规律，为今后的科技研究提供了理论基础。

参考文献：[1] 唐诗怀. 静电场模拟仪实验研究[J]. 现代电子技术, 2015(1): 83-85.[2] 王志勇. 变电工程中静电场的模拟研究[J]. 电力学报, 2014, 29(10): 2386-2392.。

用模拟法测绘静电场实验报告实验目的，通过模拟法测绘静电场，探究静电场的分布规律。

实验仪器，静电场模拟装置、静电场测量仪、导线、电荷点源等。

实验原理，静电场是由电荷引起的，电荷周围存在静电场。

在电场中，电荷会受到电场力的作用，这种力的大小和方向与电荷的大小和位置有关。

通过模拟法可以模拟出静电场的分布情况，进而研究静电场的性质。

实验步骤：1. 将静电场模拟装置放置在实验台上，并连接好静电场测量仪。

2. 调节模拟装置中的电荷点源位置，使其在不同位置放置电荷点源。

3. 通过测量仪器记录下不同位置的电场强度，并绘制出电场线分布图。

4. 根据实验数据，分析电场的分布规律，探究电场强度与电荷点源位置的关系。

实验结果与分析：通过实验数据和电场线分布图的分析，我们发现电场强度与电荷点源的位置呈现出明显的规律性。

当电荷点源靠近时，电场强度较大，随着距离的增加，电场强度逐渐减小。

这与静电场的理论分布规律相符合。

同时，我们还发现了电场线的分布形态，可以清晰地展现出电场的方向和强度分布情况。

结论：通过模拟法测绘静电场实验，我们成功地探究了静电场的分布规律。

实验结果表明，电场强度与电荷点源位置呈现出一定的关系，这为我们进一步研究静电场的性质提供了重要的实验基础。

同时，通过实验还可以直观地观察到电场线的分布形态，从而更加深入地理解了静电场的特性。

总结：静电场是物理学中重要的研究对象，通过模拟法测绘静电场实验，我们可以直观地了解电场的分布规律。

本实验的成功进行，为我们进一步深入研究静电场的特性提供了重要的实验基础。

希望通过这次实验，能够增进我们对静电场的认识，为今后的学习和研究打下坚实的基础。

用模拟法测绘静电场实验报告用模拟法测绘静电场实验报告引言：静电场是物理学中的一个重要概念，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，我们进行了一项模拟实验来测绘静电场的分布情况。

本实验旨在通过模拟法，使用一些基本的物理原理和数学工具，测绘出静电场的等势线和力线，以便更好地理解静电场的性质和特点。

实验方法：1. 实验器材准备：- 一个平面上的导体板，用来模拟电荷分布；- 一些金属探针，用来检测导体板上的电势；- 一些小球状物体，代表电荷；- 一些细线，用于绘制力线。

2. 实验步骤：a. 将导体板放置在平面上，固定不动；b. 将小球状物体放置在导体板上，代表电荷；c. 使用金属探针在导体板上不同位置进行电势测量，记录下测得的电势值；d. 使用细线连接小球状物体，绘制出力线的形状和分布。

实验结果：通过实验，我们得到了导体板上不同位置的电势测量结果，并绘制出了力线的分布图。

根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 等势线：- 等势线是连接电势相等点的曲线，实验中我们观察到等势线呈现出环形的形状，且越靠近电荷的位置，等势线的密度越大；- 等势线的密度代表了电势变化的快慢，密集的等势线表示电势变化较大，而稀疏的等势线则表示电势变化较小。

2. 力线：- 力线是描述电场强度分布的曲线，实验中我们观察到力线从正电荷指向负电荷，且力线越靠近电荷的位置越密集；- 力线的密集程度代表了电场强度的大小，密集的力线表示电场强度较大，而稀疏的力线则表示电场强度较小。

讨论与分析：通过对实验结果的观察与分析，我们可以进一步探讨静电场的性质和特点。

1. 电势与电场强度：- 根据实验结果，我们可以得出结论：电势的变化率与电场强度的大小成正比； - 在实验中，我们观察到电势变化较大的地方，力线也相对较密集，这说明电场强度较大；- 通过测量电势的变化率，我们可以推断出电场强度的大小和方向。

2. 电荷分布与电场形状：- 在实验中，我们使用小球状物体模拟电荷，观察到力线从正电荷指向负电荷，这符合电荷之间相互吸引的特性；- 通过绘制力线的分布图，我们可以更直观地了解电场的形状和分布情况；- 实验结果表明，电场强度在电荷附近较大，随着距离的增加逐渐减小，这符合电荷之间相互作用的规律。

模拟法测绘静电场实验示范报告一、实验目的本实验旨在通过模拟法测绘静电场，深入理解静电场的特性，掌握电场强度、电势等参数的测量方法，培养实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理静电场是静止电荷产生的电场。

在静电场中，电场强度E和电势Φ是描述电场特性的两个重要物理量。

电场强度E是矢量，其方向与正电荷所受电场力方向相同，单位为V/m或N/C。

电势Φ是标量，表示单位正电荷在静电场中某点所具有的能量，单位为V。

本实验采用模拟法测绘静电场，即将电荷分布等效为已知电势的点源，通过测量各点的电势值，绘制出等效电荷分布图。

同时，利用Matlab等软件进行数据处理和图形绘制。

三、实验步骤1.准备实验器材：导电介质（如金属球、石墨等）、绝缘介质（如云母、玻璃等）、电极、电源、万用表、导线等。

2.搭建实验装置：将导电介质和绝缘介质按照要求放置在实验台上，连接电源和电极，确保电路畅通。

3.测量电势值：将万用表连接到电极上，测量各点的电势值并记录下来。

重复测量多次，取平均值。

4.数据处理：利用Matlab等软件将测量数据绘制成电势分布图和等效电荷分布图。

5.误差分析：根据实验数据和理论值进行比较，分析误差产生的原因。

6.撰写实验报告：整理实验数据，分析结果，得出结论，撰写实验报告。

四、实验结果及分析1.电势分布图（图1）（请在此处插入电势分布图）根据实验数据绘制的电势分布图可以看出，导电介质表面电势较高，而绝缘介质表面电势较低。

这是因为在静电场中，导电介质能够导通电流，使得电荷容易移动并累积在表面；而绝缘介质内部自由电子较少，表面电荷不易移动，因此表面电势较低。

2.等效电荷分布图（图2）（请在此处插入等效电荷分布图）根据实验数据绘制的等效电荷分布图可以看出，导电介质表面有较多的正电荷分布，而绝缘介质表面有较少的正电荷分布。

这是因为在静电场中，正电荷在导电介质表面容易累积，形成类似“正电荷云”的分布；而在绝缘介质表面，正电荷不易移动和累积，因此分布较少。

静电场的模拟与描绘实验报告一、实验目的1、学习用模拟法测绘静电场的分布。

2、加深对静电场概念的理解，提高对电场强度和电势概念的认识。

二、实验原理静电场是由静止电荷产生的稳定的物理场。

由于直接测量静电场的分布比较困难，所以本实验采用模拟法来测绘静电场。

模拟法的基本思想是：如果两种物理现象在一定条件下具有相似的数学形式和物理规律，那么可以用一种易于测量和研究的物理现象来模拟另一种难以测量和研究的物理现象。

在本实验中，我们用稳恒电流场来模拟静电场。

稳恒电流场和静电场都遵守高斯定理和环路定理，当两种场中的电极形状和位置相同，并且边界条件相同时，它们的电场分布是相似的。

在实验中，我们使用导电纸作为均匀的导电介质，在导电纸上铺上平行等距的电极，通过在电极上施加直流电压，在导电纸中形成稳恒电流场。

然后，用检流计测量导电纸上不同位置的电势，从而描绘出电场的分布。

三、实验仪器静电场描绘仪、直流稳压电源、检流计、探针、导电纸、坐标纸等。

四、实验步骤1、连接实验仪器将直流稳压电源的正负极分别与静电场描绘仪的相应电极连接，将检流计的正负极与探针连接。

2、安放导电纸将导电纸平铺在静电场描绘仪的平板上，并确保导电纸与平板紧密接触。

3、确定电极位置根据实验要求，确定电极在导电纸上的位置，并在导电纸上做好标记。

4、测量电势将探针与导电纸接触，移动探针，在不同位置测量电势。

为了提高测量的准确性，每次测量时应确保探针与导电纸接触良好。

5、记录数据将测量得到的电势数据记录在坐标纸上，标明测量点的位置。

6、绘制等势线根据记录的数据，在坐标纸上绘制出等势线。

等势线是电势相等的点的连线。

7、描绘电场线根据等势线的分布，垂直于等势线描绘出电场线。

电场线的方向是从高电势指向低电势。

五、实验数据处理1、记录测量得到的电势数据，如下表所示：｜测量点位置｜电势（V）｜｜｜｜｜（x1, y1) ｜ V1 ｜｜（x2, y2) ｜ V2 ｜｜（x3, y3) ｜ V3 ｜｜｜｜2、根据数据表，在坐标纸上绘制出等势线。