大学物理静电场实验报告

篇一：广工用模拟法测绘静电场实验报告

篇二：《静电场的描绘》记录表格

物理实验中心《大学物理实验》数据记录表

专业 班级 姓名学号分组实验编组号 №:

实验九 静电场的描绘

一、各等位线半径测量记录

游标尺精度：0.02mm；零点读数值 mm

A电极半径：ra0?5.00mm，B电极内半径：rb0?50.00mm 毫伏表量程：Um?10.00V 准确度等级：a?0.5

篇三：大学物理实验--实验五用模拟法测绘静电场NE...

实验五 用模拟法测绘静电场

预习重点

1.用稳恒电流场模拟法测绘静电场的原理和方法。

2.预习同轴柱面的电场分布情况。

实验目的

1.学习用稳恒电流场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概念的理解。

3.测绘同心圆电极的电场分布情况

实验原理

由于带电体的形状比较复杂，其周围静电场的分布情况很难用理论方法进行计算。同时仪表（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，不可能用实验手段直接测绘真实的静电场。本实验采用模拟法，通过同心圆电极产生的稳恒电流场模拟同轴柱面带电体形状的带电体产生的静电场。

一、模拟的理论依据

为了克服直接测量静电场的困难，可以仿造一个与待测静电场分布完全一样的电流场，用容易直接测量的电流场去模拟

大学物理实验静电场描绘验

篇一：大学物理实验静电场的描绘 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

首都师范大学

物 理 实 验 报 告

班 级___信工C班___ 组 别______D______ 姓 名____李铃______ 学 号_1111000048_ 日 期___2013.4.17__ 指导教师___刘丽峰___

【实验题目】_________静电场的描绘 【实验目的】

1、了解静电场模拟的依据； 2、学会用模拟法描绘静电场；

3、测绘静电场的等位线、电力线。

【实验仪器】

HLD-DZ-IV型静电场描绘仪（包括双层电极架、同步探针、稳压电源和数字电压表），

2张16开白纸

【实验原理】

电场强度是矢量，而电位分布是标量，在测量上要简便些，但是直接测量静电场的电位分布是很困难的。因为静电场中无电流，而任何磁电式电表都需要有电流流过才能偏转，除非用静电式仪表测量；再则测量仪表本身总是导体或电介质，与其相连的探针是良导体，一旦把它们引人静电场中，原静电场将发生强烈改变。因此采用稳恒电流场模拟静电场，来研究、测量静电场的分布。 1. 用稳恒电流场模拟静电场

模拟法要求两个类比的物理现象遵从的物理规律具有相似的数学表达式。由电磁学理论可知，对

题7.1：1964年，盖尔曼等人提出基本粒子是由更基本的夸克构成，中子就是由一个带e的

32上夸克和两个带?e下夸克构成，若将夸克作为经典粒子处理（夸克线度约为10?20 m），中

31子内的两个下夸克之间相距2.60?10?15 m。求它们之间的斥力。 题7.1解：由于夸克可视为经典点电荷，由库仑定律

F?14??0q1q2r2er?14??0e229rer?3.78Ner

F与er方向相同表明它们之间为斥力。

题7.2：质量为m，电荷为?e的电子以圆轨道绕氢核旋转，其动能为Ek。证明电子的旋转频率满足

?2?32?0Ekme422

其中是?0真空电容率，电子的运动可视为遵守经典力学规律。

题7.2分析：根据题意将电子作为经典粒子处理。电子、氢核的大小约为10?15 m，轨道半径

?10

约为10m，故电子、氢核都可视作点电荷。点电荷间的库仑引力是维持电子沿圆轨道运动的向心力，故有

mv2r?14??0er22

由此出发命题可证。

证：由上述分析可得电子的动能为

Ek?12mv2?18??0e2r

电子旋转角速度为

?2?e234??0mr

由上述两式消去r，得

?2??4?22?32?0Ekme423

?

+

题7.3：在氯化

用电流场模拟静电场

一、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概念的理解。

3.能在坐标纸上准确描绘同轴电缆的静电场分布。 4.理解并掌握“模拟法”间接测绘静电场的理论依据。

二、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。

V0 R0 r A r+dr 图1同轴电缆的静电场 图2同轴电缆的电流场

R0 r B 下面比较两种场半径为r处的电势的表达式： 1. 静电场

E??2??0

R0 V??E?dl??2??r??dr?0?2??0?nR0r

设内圆柱与同轴柱面间的电势为V0，则

R0 V0??2??r0??dr?0?2??0?nR0r0

V?V0?nR0r0??nR0r （1）

2. 稳恒电流场

设任意处的电流密度为j，电阻率为?，则该处场强.

静电场

一、选择题

1．一带电体可作为点电荷处理的条件是

（A）电荷必须呈球形分布； （B）带电体的线度很小； （C）带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计； （D）电量很小。

2．真空中有两个点电荷M、N，相互间作用力为F，当另一点电荷Q移近这两个点电荷

??时，M、N两点电荷之间的作用力F

（A）大小不变，方向改变； （B）大小改变，方向不变； （C）大小和方向都不变； （D）大小和方向都改变。

3．下列几种说法中哪一个是正确的? （A）电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向； （B）在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同；

??F?（C）场强方向可由E?定义给出，其中q为试验电荷的电量，q可正、可负，F为试验

q电荷所受的电场力； （D） 以上说法都不正确。

?4．一电偶极子放在均匀电场中，当电偶极矩的方向与场强方向不一致时，其所受的合力F?和合力矩M为：

????（A）F?0，M?0； （B）F?0，M?0；

????（C）F

实验二 静电场的描绘

【目的与任务】

1、理解用模拟法描绘静电场的原理和方法； 2、学会用模拟法描绘静电场的等势线和电场线；

3、定性说明同轴圆柱面和带电直导线电流场的特点及其应用。

【仪器与设备】

静电场描绘仪（西安教学仪器厂生产），万用电表，坐标纸等。 仪器简介： 1、交流电源

交流电源输出电压在0～10V之间连续可调，最大输出电流l A。实验时将输出电压调节到实验要求之值。

2、静电场描绘仪

图1 静电场描绘仪

静电场描绘仪如图1所示，支架采用双层式结构，下层放置水盘和电极，上层安放坐标纸。P是测量探针，用于在水中测量各点的电势，P′是与P联动的记录探针，可将P在水中测得的各电势点通过按下指针P′在坐标纸上打出印迹，同步地记录在坐标纸上。由于P、P′是固定在同一探针架上的，所以两者绘出的图形完全相同。 3、模拟电极

可提供两点电荷(平行输电线)，同轴柱面(同轴电缆)，聚焦电极三种模拟电极。

【原理与方法】

1、直接测量静电场的困难

带电体在周围空间产生的静电场，可用电场强度E或电势U的空间分布来描述。一般情况下，可从已知的电荷分布，用静电场方程求出其对应的电场分布，但对较复杂的电荷分布，如电子管、示波管、电子显

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

7.2 电场 电场强度

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度一、电场(Electric Field)

第7章 真空中的静电场

库仑定律给出了两个静止点电荷之间相互作用的定量 关系，但是这个作用是通过什么机制来传递的呢？

历史上的两种观点:

早期：电磁理论是超距作用理论后来：法拉第提出场的概念(1830年) 任何电荷要在它的周围产生电场。 两个电荷之间的相互作用力是通过电场 来进行的。 电场1 电荷1 电荷2 电场2

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度电场是什么？

第7章 真空中的静电场

场和实物(由基本粒子组成的)一样，具有能 量、动量和质量，是物质存在的两种基本形式。 场

实物

物 质

场和实物的主要区别是： 实物独占一定的空间；

场总是弥漫在一定的空间内，具有可叠加性。3

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

静电场：相对于观察者静止的电荷所产生的电场。静电场的基本性质： (1) (2) 对位于其中的带电体有力的作用—— 电场力。 当带电体在电场中移动时，电场

大学物理上册静电场练习题及答案

大物练习题（一）

1、如图，在电荷体密度为 的均匀带电球体中，存在一个球形空腔，若将带电体球心O指向球形空腔球心O 的矢量用a表示。试证明球形空腔中任一点电场强度为 . A、C、

2、如图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为 的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R．试求环中心O点处的场强

a B、a 3 0 0

2

a D、

3 a

0 0

A、C、

B、 2π 0Rπ 0R

ln2 ln2 D、 2π 04 0π 02 0

大学物理上册静电场练习题及答案

3、 如图所示，一导体球半径为R1,外罩一半径为R2的同心薄导体球壳, 外球壳所带总电荷为Q,而内球的电势为V0，求导体球和球壳之间的电势差 （填写A、B、C或D，从下面的选项中选取）。 A、 1

R1 R1 Q Q

V V B 0 0

R2 4 0R2 R2 4 0R2

C、V0

Q4 0R2

D、 1

R1 Q

V 0

R2 4 0R2

4.如图所示，电荷面密度为 1的带电无限大板A旁边有一带电导体B，今测得导体表面靠近P点处的电荷面密度为 2

大物练习题（一）

1、如图，在电荷体密度为?的均匀带电球体中，存在一个球形空腔，若将带电体球心O指向球形空腔球心O?的矢量用a表示。试证明球形空腔中任一点电场强度为 . A、C、

2、如图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为?的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R．试求环中心O点处的场强

??a B、a 3?0?02?a D、

3?a

?0?0

A、C、

???? B、 2π?0Rπ?0R????ln2?ln2? D、 2π?04?0π?02?0

3、 如图所示，一导体球半径为R1,外罩一半径为R2的同心薄导体球壳, 外球壳所带总电荷为Q,而内球的电势为V0，求导体球和球壳之间的电势差 （填写A、B、C或D，从下面的选项中选取）。 A、?1???R1??R1?Q?Q?V?V? B、??0? ??0R2??4??0R2?R2?4??0R2?C、V0?

Q4??0R2 D、?1???R1??Q?V?? ??0R2??4??0R2?4.如图所示，电荷面密度为?1的带电无限大板A旁边