静电场测绘教学手段 讲授 演示实验目的 学习用模拟法测绘静电场的分布加深对电场强度和电势概念的理解实验仪器 静电场测绘仪、检流计、电阻箱、毫米方格纸及导线等实验原理
·模拟的依据由电磁场理论可知,稳恒电流电场和静电场的空间分布是一致的,只要电极形状一定,
电极电势不变,空间介质均匀,在任何一个考察点,均有 或
(可以同轴圆柱形电缆的,静电场,和相应的,稳恒电流场,来讨论这种等效性 ),因此,
欲测绘静电场的分布,只要测绘相应的稳恒电流的电场即可。同时,在测绘时为能简单给电场定性,只研究横截面上的电场分布静电稳恒 UU?静电稳恒 EE?
·模拟条件为与静电场的真空介质相对应,在测绘中的导电物质是涂上一层薄石墨粉的导电纸,
其导电率远比金属电极低,符合模拟条件
·静电场的测绘方法场强 E在数值上为电势梯度,方向为电势降低的方向,且电场线与等势线是相互正交,则测绘电场线的方法有以下两种:
电压表法以平行输电线的电极 A,B模拟等值异号电荷,测绘电场分布情况,将电极 A,B
与导电纸紧密接触,接通电源,则在导电纸上形成平面电流场,电流由 A向 B辐向传导,导电纸上任一点 C具有确定的电势,其值可由电压表显示,将具有相同值的点相连即为等势线
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检流计法检流计 G跨接在 C,D两端;移动探笔 C,找到那些使 G不偏转的点,然后连接起来,即为等势线
·测绘要求 分别测出平行带电板、一对电偶极子、同轴电缆的等电势点,从而得出几簇等势线,再由正交原理描绘出其电场分布曲线注意事项
1、灵敏度调节旋钮应调至 4/5位置处,使在保证实验准确性的基础上进一步保护检流计
2、探笔不应长时间放置在导电板上,以保护检流计
3、导电板为玻璃板,使用时应注意轻拿轻放分析讨论
1、根据测绘的等势线和电场线的分布,试分析哪些地方场强较强,哪些地方场强较弱?
答:等势线密集的地方电场线密集,从而,此处的场强较强,反之亦然。
2、对电极和导电纸的电导率各有什么要求,为什么?两者相互接触的要求对实验结果有什么影响,为什么?
答:导电纸要求导电率低的介质,而电极形状一定,电极间电势不变,
以符合真空中静电场的要求;电极和导电纸应相互接触紧密,以使形成平面的稳恒电场