模拟法测绘静电场实验报告-[对模拟静电场实验的探讨].docx

模拟法测绘静电场实验报告 [对模拟静电场实验的探讨]
当我们将一个电极和另一个电极按一定位置摆放时，它们就会相互作用，这种作用可以通过电场分布形象地表达出来。当两个电极都是同性电极时，其电场线呈相互排斥分布；而圆环（外电极）的内半径为b，且它们的电势分别为V1和0时。
那么由高斯定理可以求出半径为r（虚线的圆环）所在的圆环上的电势Vr等于，即电势为Vr所在的环的半径r等于b（。


利用这一原理我们可以引入实际数
据如：V1=5v，内电极的外半径a==。将电压表的负极接线端接同轴圆柱形电缆的外圆环，而另一端在外圆环与电缆芯之间的液面探点，且按同一个电压示数（如1V）探出一系列不同的点，通过上面的打孔针在图纸上打点。最后得到的一系列点，将同一环上的点用虚线平滑相连如图（4）。即描绘出了1V，2V，3V，4V，5V所对应的等势线。因为电场线总是垂直于等势线分布的，所以环内的半径就可以代表所要描绘的电场线，且方向是由电缆芯指向外环的。
由以上原理可按以下步骤进行实验操作：
（1）在同轴电缆间注入适量的自来水（可以作为均匀的导电介质），水位不能高于两个电极。按以上要求接好电路（注意正负极不能接错）。
（2）将探针压在电缆芯上，。
（3）将自备的白纸固定在载纸板上。
（4）将探针靠近两个电极，描绘出一系列点来代表电极的形状。（这一步很重要，可以作为正确探其它点的参考点）
（5）移动探针，分别描绘出电压示数分别为1V，2V，3V，4V的一系列点（为了方便操作后的数据处理和减少实验误差，每组要作出10个以上的点，而且要均匀分布，）。


当然，不管实验操作如何正确，总是会存在着一定的误差。我们可以通过一般的求误差公式“”来计算实验结果与理论值之间的百分误差：分别取电势值为1V，2V，3V，4V的等势线作为参考对象。从实验过程中纪录的样图中分别量取四组直径，若它们的值分别是d1，d2，d3，d4。该等势线的
平均半径ri=。经过进一步处理，可以得到以下最终的数据，如表格：
从上面计算出来的“实际半径与理论半径之间的百分误差”可以看出这种实验方案是比较精确的，它与高中时期所用的“用灵敏电流计描点法”相对比有一定的优越性。比如它组合利用了电压表和函数发生器，比直接输入电源电压所产生的误差要小的多，其结果更精确。更重要的是通过这种方法可以描绘出“具体给定的电势”所在的等势线，也可一测出任何“具体给定的位置”所在的电势，这是“用灵敏电流计探点描绘”所做不到的。
描绘聚焦电场的分布
通过对以上实验的了解以至掌握，我们进行聚焦电场的描绘就很简单了。如图（5）是聚焦电场的简化图，
电子由左向右进入聚焦电场时，在聚焦电场的作用下进行偏转，最后都聚向同一点。


实