实验一、静电场物理模拟
模拟静电场的描绘实验报告
模拟静电场的描绘实验报告静电场是物理学中的一个重要概念，它是指由电荷所产生的电场。
在我们的日常生活中，静电场无处不在，例如我们摩擦衣服时产生的静电、电视机屏幕上的静电等等。
为了更好地理解静电场的特性，我们进行了一次模拟静电场的描绘实验。
实验器材：1. 电荷模拟器2. 电场力线模拟器3. 电场力线测量仪实验步骤：1. 将电荷模拟器放置在实验台上，并将其连接到电源上。
2. 打开电荷模拟器的开关，使其产生一个电荷。
3. 将电场力线模拟器放置在电荷模拟器旁边，并将其连接到电场力线测量仪上。
4. 打开电场力线测量仪的开关，观察电场力线模拟器上的电场力线。
5. 移动电荷模拟器，观察电场力线模拟器上的电场力线的变化。
实验结果：通过实验，我们观察到了电荷模拟器产生的电场力线模拟器上的电场力线。
当电荷模拟器产生一个正电荷时，电场力线模拟器上的电场力线从正电荷向外辐射，形成一个圆形的电场力线图案。
当电荷模拟器产生一个负电荷时，电场力线模拟器上的电场力线从负电荷向内收缩，同样形成一个圆形的电场力线图案。
当电荷模拟器的电荷大小改变时，电场力线模拟器上的电场力线也会相应地改变。
实验分析：通过实验，我们可以看出电荷的大小和正负性对电场力线的形状和方向有着重要的影响。
当电荷为正电荷时，电场力线从正电荷向外辐射；当电荷为负电荷时，电场力线从负电荷向内收缩。
这说明了电荷的正负性对电场力线的方向有着决定性的影响。
我们还观察到了电荷大小对电场力线的影响。
当电荷大小增加时，电场力线的密度也会相应地增加，电场力线的形状也会发生变化。
这说明了电荷的大小对电场力线的密度和形状有着重要的影响。
结论：通过本次实验，我们更加深入地了解了静电场的特性。
我们发现电荷的正负性和大小对电场力线的方向、密度和形状都有着重要的影响。
这些发现对于我们更好地理解静电场的特性和应用静电场有着重要的意义。
静电场的模拟描绘实验报告
静电场的模拟描绘实验报告静电场的模拟描绘实验报告引言：静电场是物理学中一个重要的研究领域，它涉及到物质之间的电荷分布和相互作用。
为了更好地理解静电场的特性和行为，我们进行了一系列的模拟描绘实验。
本报告将详细介绍我们的实验过程、实验装置和实验结果，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的：本次实验的主要目的是通过模拟描绘静电场，观察和研究电荷分布和电场强度的分布情况，进一步理解静电场的特性。
实验装置：我们使用了一块平行板电容器作为实验装置，它由两块平行的金属板组成，板之间的距离可以调节。
我们将一些小球形的导体放置在电容器的不同位置，并通过连接导线将它们与电源相连。
在实验过程中，我们使用了一台电场力计来测量电场强度。
实验步骤：1. 首先，我们将电容器的两块金属板平行放置，并调节板之间的距离为一个适当的值。
2. 然后，我们将一些小球形导体放置在电容器的不同位置，确保它们与金属板不接触。
3. 接下来，我们使用导线将小球形导体与电源连接，并将电源的电压调节到一个适当的值。
4. 在实验过程中，我们使用电场力计测量不同位置的电场强度，并记录下来。
实验结果：通过实验，我们观察到以下结果：1. 随着小球形导体与金属板之间的距离增加，电场强度逐渐减小。
2. 在电容器的中心位置，电场强度最大。
3. 在电容器的边缘位置，电场强度较小。
实验分析：1. 电场强度与距离的关系：根据库仑定律，电场强度与距离的平方成反比。
因此，当小球形导体与金属板之间的距离增加时，电场强度会减小。
2. 电场强度与位置的关系：在电容器的中心位置，由于导体与金属板的距离相等，电场强度最大。
在电容器的边缘位置，由于导体与金属板的距离较大，电场强度较小。
实验讨论：通过这个实验，我们更深入地了解了静电场的特性。
静电场的模拟描绘实验可以帮助我们观察和研究电荷分布和电场强度的分布情况，从而进一步理解静电场的行为。
实验的局限性：1. 实验装置的简化：我们使用了简化的平行板电容器作为实验装置，这可能会导致实验结果与真实情况存在一定的差异。
长安大学物理实验报告静电场模拟
长安大学物理实验报告静电场模拟实验一模拟法描绘静电场报告范例实验名称：用模拟法测绘静电场同组人：X X X 实验窒：物电学院电磁实验窒xxx 时间2012.XX.XX实验项目：实验目的：参阅《大学物理》实验教材p104面所述撰写实验器材：参阅《大学物理》实验教材p106-107面所述撰写实验原理：参阅《大学物理》实验教材p104-106面内容简要综述撰写，要求画出图画-28（b）。
写出公式（2）图一实验步骤：参阅《大学物理》实验教材p107面内容和QQ群共享中的精简讲义综合简要叙述。
数据记录与处理及结果讨论（数据处理范例，仅供参考）数据记录与处理： 12在测量静电场电势的打点记录纸上，定出圆心，测量出各点到圆心的距离，并记录数据。
由r1--r8的记录值算出相应的平均值，并算出相应的对数值，本实验的U0为10伏，由此可算出各组的U(r)与U0的比值。
3．以U(r)/U0为横坐标，ln为纵坐标作图，先绘出各点，再描直线。
并作延长线，读出直线的截距，并计算斜率的绝对值。
ln(r)/U04.按照公式算出同轴圆柱体内外半径对应的测量值ra,rb，并与其标准值比较，计算出误差。
同轴圆柱体的内外半径标准值分别为ra0=0.50cm,rb0=7.50cm a)由U(r)=U0lnrbrU(r)rb/lnb，可得：ln=lb-ln （以厘米为单位计算），rraU0raU(r)=0令U(r)=0,可得lb=ln=B。
由图知，此时ln函数值对应纵坐标截距值，约为B=2.02。
即lb=2.02b)由图中量出截距值计算斜率，。
由ln=lb-，则有：rb=7.60cm。
rBU(r)rbln知，k=lnb==2.73，raAU0ralnrb=2.73，则la=lb-2.73=ln7.60-2.73=-0.702，可得：ra=0.49cm ra c)误差处理。
同轴圆柱体内外半径标准值ra0=0.50cm,rb0=7.50cm，?ra=ra0.01c，m?rb=rb0.10c m0-=0-=测量结果为：ra=0.49cm±0.01cm，rb=7.60cm±m0.1c05.将打点记录纸上（同轴圆柱体电势）的测量点复制到实验报告上，用虚线画出同轴圆柱体间的电位线簇分布，用实线画出同轴圆柱体间的电场线分布，大致如左下图所示。
大学物理实验模拟静电场实验报告
大学物理实验模拟静电场实验报告一、实验目的1、学习用模拟法测绘静电场的分布。
2、加深对静电场概念和电场强度、电势等物理量的理解。
二、实验原理1、静电场的描述静电场是由静止电荷所产生的一种特殊物质形态，其基本特征是对放入其中的电荷有力的作用。
电场强度E 是描述电场力性质的物理量，定义为单位正电荷在电场中所受的力；电势 V 是描述电场能性质的物理量，某点的电势等于单位正电荷从该点移至电势零点时电场力所做的功。
2、模拟法测绘静电场直接测量静电场的分布是很困难的，因为静电场中没有电流，一般的磁电式仪表不起作用，而且测量探头的引入会导致原静电场的分布发生改变。
模拟法是在一定条件下，用一种易于实现、便于测量的物理场来模拟另一种不易测量的物理场。
本实验用稳恒电流场来模拟静电场。
对于静电场，其场强分布满足高斯定理和环路定理。
对于稳恒电流场，其电流分布也满足类似的规律。
在两种场中，若电极的形状、相对位置和电导率分布相同，且边界条件一致，则它们的场分布相同。
3、同轴圆柱面间静电场的分布设圆柱形电极 A 的半径为 ra，电位为 Va，圆柱形电极 B 的半径为rb（rb ＞ ra），电位为 Vb（通常接地，Vb ＝ 0），则在两电极间的空间，电场中距离轴线为 r 处的电势为：＼ V ＝ V_a ＼frac{＼ln(r ／ r_a)｝｛＼ln(r_b ／ r_a)｝＼电场强度为：＼ E ＝＼frac{dV}｛dr} ＝＼frac{V_a}｛r ＼ln(r_b ／ r_a)｝＼三、实验仪器静电场描绘仪、直流稳压电源、电压表、坐标纸、导电纸、探针等。
四、实验内容及步骤1、连接电路将静电场描绘仪与直流稳压电源连接好，确保电路连接正确无误。
2、安放电极将圆柱形电极 A 和 B 安放在静电场描绘仪的相应位置上。
3、铺设导电纸在电极上铺上导电纸，使其与电极良好接触。
4、测量电势用探针在导电纸上选取若干个点，测量这些点的电势，并记录下来。
静电场模拟实验报告
静电场模拟实验报告静电场模拟实验报告引言：静电场是物理学中一个重要的概念，它描述了电荷之间相互作用的力。
为了更好地理解和研究静电场，我们进行了一系列的模拟实验。
本报告将详细介绍我们的实验过程、实验结果以及对结果的分析和讨论。
实验目的：1. 通过模拟实验，探究静电场的基本概念和性质；2. 研究不同形状和分布的电荷对静电场的影响；3. 分析电荷间相互作用的力和电场强度之间的关系。
实验装置：我们使用了一台静电场模拟装置，该装置由一个带电体、一个测量电场强度的电场计以及一些辅助器材组成。
带电体是一个金属球，电场计是一种可以测量电场强度的仪器。
实验步骤：1. 首先，我们将电场计放置在带电体附近，并调整电场计的位置和角度，使其能够准确测量电场强度。
2. 接下来，我们将带电体连接到电源，并调节电源的电压，使带电体带上一定的电荷。
3. 然后，我们在不同位置测量电场强度，并记录下相应的数值。
4. 针对不同形状和分布的电荷，我们重复以上步骤，以获得更多的实验数据。
实验结果：通过实验，我们得到了一系列的电场强度数据。
我们发现，电场强度与距离的平方成反比，即离电荷越远，电场强度越小。
此外，我们还观察到电场强度在带电体附近是非均匀的，存在一定的变化。
讨论与分析：1. 影响电场强度的因素：我们注意到，电场强度不仅与距离有关，还与电荷的大小和符号有关。
当两个电荷相同符号时，它们之间的电场强度是正的；当两个电荷符号相反时，它们之间的电场强度是负的。
2. 电场线的分布：通过观察电场计的指示，我们可以绘制出电场线的分布图。
我们发现，电场线从正电荷出发，指向负电荷。
电场线的密度表示电场强度的大小，密集的电场线表示电场强度大，稀疏的电场线表示电场强度小。
3. 电场的叠加原理：我们进行了一些组合实验，将多个电荷放置在不同位置。
通过测量电场强度，我们发现电场的叠加是线性的，即多个电荷的电场强度可以简单相加。
结论：通过静电场模拟实验，我们深入了解了静电场的基本概念和性质。
模拟描绘静电场分布实验报告
模拟描绘静电场分布实验报告
一、实验目的
1. 了解静电场的形成与分布规律；
2. 通过模拟实验，探究电场强度与电势的分布特点；
3. 掌握模拟法在物理研究中的应用。
二、实验原理
静电场是由静止电荷产生的非传导性电场。
在静电场中，电场强度E与电势φ分别满足以下关系：
E = 0(▽×E) = 0(▽×▽φ) = 0
其中，▽表示哈密顿算子，E表示电场强度，φ表示电势。
三、实验步骤
1. 准备实验器材：导电纸、绝缘板、电极、电源、电压表、电流表、导线等；
2. 将导电纸放置在绝缘板上，将电极置于导电纸上；
3. 连接电源，调整电极间的电压，观察导电纸上静电场的分布情况；
4. 用电压表测量电极间的电势差，用电流表测量导电纸上的电流；
5. 改变电极间的距离或电压，重复步骤3和4；
6. 分析实验数据，得出结论。
四、实验数据分析与结论
通过实验数据，我们可以得出以下结论：
1. 随着电极间距离的增加，电场强度逐渐减小；
2. 随着电极间电压的增加，电场强度逐渐增大；
3. 电场强度在导电纸上的分布不均匀，呈现出类似等高线分布的特点；
4. 电势差与电流成正比关系，表明导电纸上的电流受电场强度的影响。
综上所述，本实验通过模拟法探究了静电场的分布规律。
实验结果表明，电场强度与电势在空间中的分布受到电荷分布和外电场的影响。
通过本实验，我们不仅了解了静电场的性质，还掌握了模拟法在物理研究中的应用。
《大学物理》静电场的模拟实验
2、根据等势线作出电场线（做电场线时要注意：电场线与等势线正交，导体表面是等势面，电场线垂直于导体表面，电场线发自正电荷而中止于负电荷，疏密能表示出场强的大小，根据电极正，负画出电场线方向）。
五、实验步骤
1、打开描绘架上层的黑色金属方框，放上描绘用的坐标纸，并将其合上压紧。
2、水槽内注入干净的自来水至略低于电极板高度的位置，并将电极板水槽放于描绘架下层，居中。
六、实验记录与数据处理
本实验由于使用的是描点作图，故不再进行不确定度计算和数据的数学处理。要求在图上画出电极（必须与实际电极相同，如何画？）、测绘的等势线（虚线）及电力线图（实线）。
注意：作图要科学，不能违背相关物理概念。
七、课后作业题
（1）出现下列情况时测绘的等势线和电力线的形状有无变化？
①电源电压提高一倍
①；
②；
③。
通过对稳恒电流场和静电场的分析、比较，可以看到：两种场都有电势的概念，而且两种场都遵守高斯定理和拉普拉斯方程。因而只要
，便可由微分方程的唯一性定理得知稳恒电流场的电势分布与静电场的电势分布为一一对应关系。
2．准确模拟静电场需保证的实验条件
本实验是用稳恒电流场模拟真空或空气中的静电场，故如上物理相似性的条件要通过以下实验条件来保证：
（1）
。
（2）
。
（3）
（4）
。
四、 实验内容
模拟静电场实验报告
模拟静电场实验报告模拟静电场实验报告引言：静电场是物理学中一个重要的概念，它描述了电荷之间相互作用的力。
为了更好地理解静电场的性质和特点，我们进行了一系列模拟静电场的实验。
本报告将详细介绍我们的实验步骤、观察结果以及实验结论。
实验目的：通过模拟静电场实验，探究电荷之间的相互作用规律，理解静电场的基本性质。
实验材料：1. 电荷模拟器：用于模拟电荷的存在和分布。
2. 电荷计：用于测量电荷的大小和方向。
3. 导体球：用于模拟导体表面的电荷分布。
4. 绝缘材料：用于隔离电荷，以便研究电荷之间的相互作用。
实验步骤：1. 将电荷模拟器放置在实验台上，并设置适当的电荷大小和分布。
2. 使用电荷计测量电荷模拟器上的电荷大小和方向。
3. 将导体球放置在电荷模拟器附近，观察电荷模拟器和导体球之间的相互作用。
4. 使用绝缘材料将电荷模拟器与导体球隔离开，再次观察相互作用的变化。
5. 重复实验步骤2-4，以获得更多的观察结果。
实验结果：在实验过程中，我们观察到了以下几个现象：1. 当电荷模拟器上的电荷为正电荷时，导体球上的自由电子会被吸引，导致导体球上出现负电荷。
2. 当电荷模拟器上的电荷为负电荷时，导体球上的自由电子会被排斥，导致导体球上出现正电荷。
3. 当电荷模拟器和导体球之间被绝缘材料隔离时，它们之间的相互作用减弱甚至消失。
实验讨论：根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 电荷之间存在相互作用力，正电荷和负电荷之间相互吸引，而相同电荷之间相互排斥。
2. 静电场的特性是通过电荷之间的相互作用而产生的，导体表面上的电荷分布会受到外界电荷的影响。
3. 绝缘材料的使用可以有效地隔离电荷，从而改变电荷之间的相互作用。
结论：通过模拟静电场实验，我们深入了解了电荷之间的相互作用规律和静电场的基本性质。
实验结果表明，静电场是物理学中一个重要的概念，它对于理解电荷分布和电荷之间相互作用的力起着关键作用。
我们希望通过这个实验报告，能够让更多的人对静电场有更深入的了解，并进一步探索其在实际应用中的潜力。
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电磁场与电磁波实验报告
实验项目：_____静电场的物理模型___________________
班级__09电子C_____,实验日期_______,实验成绩_______, 姓名_任晓亮______,学号__0915241027_____,同组成员姓名__杨蛟
_____,学号__0915241041_____
指导教师：卢露
一、实验目的要求
二、实验内容
三、实验仪器与软件
四、实验原理
五、实验步骤
六、结果分析问题讨论
实验二 静电场物理模拟
一、实验目的要求
1． 理解物理模拟法的实验原理和应用条件。
2． 学习用物理模拟法研究静电场。
3． 加深对静电场场强和电位的理解。
二、实验内容
1． 了解装置电路及实验原理。
2． 描绘矩形水槽薄水层中两个点电极产生的二维静电场。
三、实验仪器
矩形水槽、坐标纸两张、稳压电源和电压表，模拟电极、导线、固定支架。
四、实验原理
理论上讲，如果知道了电荷的分布，就可以确定静电场的分布。
电场既可以用电场强
度0E
（电力线）来描述，又可以用电势U （等势面、线）来描述。
由于标量的测量和计算
比矢量简便，因此，人们更愿意用电势来描述电场。
在给定条件下，确定系统静电场分布的方法，一般有解析法﹑数值模拟法和物理模拟法。
解析法只能求解一些简单的问题；数值模拟法，也就是数值计算方法，它能解决一些复杂的问题，虽计算量很大，但在计算机的帮助下，目前已经得到长足的发展，应用很广，数值模拟也有不足之处，对于一些形状比较复杂的带电体或电极周围静电场的分布，求解也非常困难。
模拟法作为一种重要的实验研究方法，它本质上是用一种易于实现﹑便于测量的物理状态或过程来模拟另一种不易实现﹑不便测量的物理状态或过程。
其条件是两种状态或过程有两组一一对应的物理量，并且满足相同形式的数学规律。
由于静电场中不存在电流，一般磁电式仪表，在有电流时才会有反应，因此难以确定静电场的等势线。
由于在一定条件下电介质中的稳恒电流场与静电场服从相同的数学规律，可以用恒定电流的电场模拟静电场。
如接到直流电源两端的小圆柱形电极之间形成的恒定电场，可以用来模拟等量异种电荷之间的静电场。
静电场与稳恒电流场的对应关系为
根据上表中的对应关系可知，要想在实验上用稳恒电流场来模拟静电场，需要满足下面三个条件：
⑴电极系统与导体几何形状相同或相似； ⑵导电质与电介质分布规律相同或相似；
⑶电极的电导率远大于导电质的电导率，以保证电极表面为等势面。
实验中确定等势点的根据是：当两点电势相等时，连接该两点间的导线上无电流通过，否则将有电流从高电势点流向低电势点。
五、实验步骤
1． 将坐标纸压在盛有薄水层的透明水槽下面,如图一所示；
2． 根据各组的情况，确定供电电极A （正极，电位为U 0）,B （负极电位为零）的坐
标，然后按图一的方式，接好电路。
为了接触良好，供电电极A,B 也要固定好。
电压表的两支表笔(红表笔为M,黑表笔为N)用作探针，用于测量等位线。
3、测量AB 之间的电压U 0 = 20V 。
测量以下电位的等值线：8V,10V,12V,14V,16V 。
4、黑表笔N 极接B 极，红表笔M 极轻轻在薄水层上滑动，当电压表的读数为8V 时, 将红表笔M 极固定，并读出水槽下面坐标纸上的坐标, 记录在另一张坐标纸上。
5、再让黑表笔N 极轻轻在薄水层上滑动，当电压表的读数为0时，每隔0.5~3cm 的间距，读出水槽下面坐标纸上的坐标,并将这些点的位置标在另一张坐标纸上，就可记录下8V 的等位线。
6、重复4-5的操作，记录U 1,U 2,U 3,……,U n = 8V,10V,12V,14V,16V 的等位线，直到全部测完。
7、关闭电源，根据坐标纸上的点用点划线勾画等值线图。
图一、静电场物理模拟实验仪器接线图
8、改变AB之间的电压U0，重复4-7的操作，并观察两种情况下的电位分布是否一样，分析其原因。
注意事项
1．为保证模拟场准确，水层必须薄，否则不能近似为二维问题。
2．为避免接触电阻对探测的影响，必须确保电极与水层接触良好，且应尽量与坐标纸面垂直。
3．等势点间距离不要太大，一般在0.5～2cm左右，•对于等位线曲率较大或靠近供电电极处应多测一些等位点。
问题讨论
1．用电流场模拟静电场的理论依据是什么？
2．分析影响探测结果的各种因素？
3．分析A、B极与水层之间的接触电阻的变化对观测结果的影响，如何避免？
4．如果要描绘12V的等位线，下面哪一种做法正确？并说明原因。
a. 黑表笔N极接B极，红表笔M极在水中轻轻滑动，当电压表的读数为12
时用力按一下，在坐标纸上记录该点的位置，并将红表笔M极固定；再让黑表笔
N极轻轻在薄水层上滑动，当电压表的读数为0时，每隔0.5~2cm的间距在坐标
纸上记录这些点的位置，就可记录下12V的等位线。
b. 黑表笔N极始终接B极，让红表笔M极不断地在水中轻轻滑动，只要电压
表的读数为12时，每隔0.5~2cm的间距，在坐标纸上就可记录下12V的等位线。
5．如果电源电压增加一倍，等位线与电力线的形状是否变化？
6．与实验一数值模拟的结果进行对比，分析电位等值线图不完全一样的原因。
附录
3、分析A 、B 极与水之间的接触电阻的变化对观测结果的影响，如何避免？
答：右图为静电场
模拟的等效电路图。
故有：
00
00000
1111A B
A B A B
A B A B A B
A B A B
A B
U U U U IR IR IR U I R R R U U IR IR U U R R R R R R R U R R R U R R R =++=++=
++=-+-
++++-++-+
+（）=（）=（）
=（）
知：当R 不变，R A 与R B 变化时，U 将发生相应的变化。
0U U U B。