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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】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】
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。
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 】
（1）
式中，为（或）的电荷线密度，其电势可表示为：
（2）
在处应有
（3）
令时，，代入（3）式，得：
代入（2）得 （4）
距中心出的场强为
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
5、无限长带电同轴圆柱体中的电场的模拟
（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5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。
（3）用探针探测不同电势（2V、4V、6V、8V、10V）A、B（外电极接地）是否为12V。
（2）用探针探测不同电势（2.40V、4.80V、7.20V、V、）若干等势点，并将对应点的坐标值记录到坐标纸上。
（3）要求测绘出与上对应的4条等势线，每条等势线要有8个等势点，均匀分布在8个方位上，用光滑曲线将测得的各等势点连接成等势线，并标明每条等势线对应的电势值。
【思考题】
1、什么叫相似模拟？为什么用稳恒电流场可以模拟静电场的电场分布？
2、如果电源电压增加或减少一倍，等势线和电场线的形状是否发生变化？电场强度和电势的数值是否改变？
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