用模拟法测绘静电场实验报告!!.docx

用模拟法测绘静电场实验报告!! 篇一:模拟法测绘静电场实验思考题答案用模拟法测绘静电场预****思考题 ?模拟的条件是什么? 用电流场模拟静电场的理论依据是:对稳恒场而言,微分方程及边界条件唯一地决定了场的结构或分布,若两种场满足相同的微分方程及边界条件,则它们的结构也必然相同,静电场与模拟区域内的稳恒电流场具有形式相同的微分方程,只要使他们满足形式相同的边界条件,则两者必定有相同的场结构。模拟的条件是:稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同;稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀,并满足σ极>>σ介以保证电流场中的电极(良导体)的表面也近似是一个等势面;模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。 ? 等势线和电场线处处相互垂直。 ,导电微晶边界处的电流是如何流动的?此处的电场线和等势线与边界有什么关系?它们对被测绘的电场有什么影响? 在测绘电场时,导电微晶边界处的电流为0。此处的电场线垂直于边界,而等势线平行于边界。这导致被测绘的电场在近边界处受边界形状影响产生变形,不能表现出电场在无限空间中的分布特性。分析讨论题 ,等势线和电场线的形状是否发生变化?电场强度和电势分布是否发生变化?为什么? 如果电源电压增大一倍,等势线和电场线的形状没有发生变化,但电场强度增强,电势的分布更为密集。因为边界条件和导电介质都没有变化,所以电场的空间分布形状就不会变化,等势线和电场线的形状也就不会发生变化,但两电极间的电势差增大,等势线的分布就更为密集,相应的电场强度就会增加。 ,什么因素会使等势线偏离圆形? 测绘长直同轴圆柱面的电场时测到的等势线偏离圆形,可能的原因有:电极形状偏离圆形,导电介质分布不均匀,测量时的偶然误差等等。 ,测得的等势线半径和理论值相比是偏大还是偏小?有哪些可能的原因导致这样的结果? ⑴偏大,可能原因有电极直径测量偏大,外环电极表面有氧化层产生附加电阻,电压标示器件显示偏大等;⑵偏小,可能原因有电极直径测量偏小,中心电极表面有氧化层产生附加电阻,电压标示器件显示偏小等。篇二:用模拟法测绘静电场实验示范报告用模拟法测绘静电场实验示范报告实验目的 。 ,能用模拟法求出其电场分布。、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E???U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) ???D??E ???D?dS?0?????E?dl?0? b??? Uab??E?dl??a ???j??E ???j?dS?????E?dl? b ? Uab????a ?0?0 ??E?dl 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 E? ? 2??0r A、B两电极间任一半径为r的柱面的电势为 1 ln V?VA ln bba (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VA)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??E? j?? 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 ln V? VA lnbr ba 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。由于稳恒电流场和静电场具有这种等效