大学物理实验用稳恒电流场模拟静电场名师优质课获奖市赛课一等奖课件

一、试验目标

1.了解模拟试验法适用条件。

2.能用模拟法求出给定电极（同轴圆柱电缆、两点电荷）电场分布。

Page81试验7用稳恒电流场模拟静电场第1页在工程技术上，需要知道电极系统电场分布情况才能研究引入新电极后对电子运动影响目标：了解电子或带电质点在该电场中运动规律怎么知道电场分布？才能研究电子束在示波管中聚集和偏转比如，在示波管中，知道电极电场分布在电子管中，知道电场分布二、试验原理第2页电场分布解析法：模拟试验法：少数几个简单情况精度不高，但对于普通工程设计来说，已能满足要求什么是模拟法？在科学试验研究中应用广泛易于实现，易测物理状态或过程不易实现，不易测物理状态或过程模拟第3页模拟试验法：a.物理模拟：保持同一物理场本身，把相同物理现象/过程缩小或放大模拟再现。如“风洞”飞机模型，模拟实际飞机在大气中飞行。b.数学模拟：两个不一样本质物理过程，用同一个数学方程来描述。第4页直接测静电场存在困难：

a.静电场中没有电流，电磁式电表不会偏转。b.若探针伸入静电场，探针会产生感应电荷，使原电场产生显著畸变。为何不直接测静电场，

而要用稳恒电流场模拟静电场？第5页1、电流场与静电场比较：等效性?是否能够用稳恒电流场模拟静电场？稳恒电流场与静电场是否具备模拟条件？第6页稳恒电流场：

电流连续方程两场服从规律：

数学形式相同，且边界条件相同故可用电流场模拟静电场（数学模拟）静电场：电场强度则电场、电位分布完全相类似第7页同轴圆柱电缆静电场怎样实现电流场模拟静电场？稳恒电流场模拟第8页λ电荷线密度ε真空介电常数σ电导率圆柱形电流场和电位

同轴电缆静电场和电位

模拟相同性++--第9页同轴电缆静电场推导过程（不要求，了解）

λ电荷线密度

ε真空介电常数第10页同轴电缆电位推导过程（不要求，了解）

第11页圆柱形电流场和电位（稳恒电流场）推导（不要求，了解）

σ电导率第12页U1=10V，U2=0Vr1=1.0cm，r2=10.0cm可见圆柱形电极等位线是同心圆。圆柱形电流场和电位场中任二分之一径r处电位：常数K2=10/ln10=4.34U1=10VU2=0V第13页同轴圆柱电缆电场2、静电场测绘方法

场强E在数值上等于电位梯度，方向指向电位降落方向。两点电荷电场第14页先测绘等位线，然后依据电力线与等位线正交原理，画出电力线。电力线与等位线正交注意：电力线自正极出发终止于负极；两电力线不会相交。等位线电力线第15页注意：先测等位线，再画电力线；电力线垂直等位线；电力线自正极出发终止于负极；两电力线不会相交。两等量异号点电荷电场分布等位线电力线第16页等位线间距确定电力线疏密和指向形象地反应抽象电场第17页三、试验仪器1．静电场试验仪一套（包含导电玻璃、双层固定支架、同时探针）2．直流稳压电源（10V,1A）第18页电源正负极电压表正极静电场描绘仪专用电源校正：作电源测量：电压表电源负极与电压表负极等电势第19页三、试验内容1．测绘同轴圆柱电缆电场2.测绘两点电荷电场第20页四、试验步骤接线：正极（红线），负极（黑线）相连第21页1．模拟无限长带电圆柱体静电场第22页2.模拟无限长平行带电直导线静电场第23页第24页作等位线（注明电压）和电力线五、数据处理与作图同轴圆柱电缆电场等量异号电荷电场第2