物理实验数据处理示范—静电场描绘示范doc
实验报告静电场的描绘
电子信息与机电工程学院普通物理实验课实验报告_级物理(1) 班B 2组实验日期_姓名：____ 学号号老师评定____________________________ 实验题目：静电场的描绘实验目的：1、学习用模拟法研究静电场。
2、描绘二种场结构的等位线。
仪器和用具：静电场模拟迹仪(一套)实验原理带电体的周围存在静电场，场的分布是由电荷的分布。
带电体的几何形状及周围介质所决定的。
由于带电体的形状复杂，大多数情况求不出电场分布的解析解，因此只能靠数值解法求出或用实验方法测出电场分布。
直接用电压表法去测量静电场的电位分布往往是困难的，因为静电场中没有电流，磁电式电表不会偏转；另外由于与仪器相接的探测头本身总是导体或电介质，若将其放入静电场中，探测头上会产生感应电荷或束缚电荷。
由于这些电荷又产生电场，与被测静电场迭加起来，使被测电场产生显着的畸变。
因此，实验时一般采用间接的测量方法(即模拟法)来解决。
1 .用稳恒电流场模拟静电场模拟法本质上是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程模拟不易实现、不便测量的物理状态或过程，它要求这两种状态或过程有一一对应的两组物理量，而且这些物理量在两种状态或过程中满足数学形式基本相同的方程及边界条件。
本实验是用便于测量的稳恒电流场来模拟不便测量的静电场，这是因为这两种场可以用两组对应的物理量来描述，并且这两组物理量在一定条件下遵循着数学形式相同的物理规律。
例如对于静电场，电场强度E在无源区域内满足以下积分关系八E dSS0(2-1)-■ E d l l 0(2-2)对于稳恒电流场，电流密度矢量j在无源区域中也满足类似的积分关系7 dS0(2-3)j d l0(2-4)在边界条件相同时，二者的解是相同的。
当采用稳恒电流场来模拟研究静电场时，还必须注意以下使用条件。
(1) 稳恒电流场中的导电质分布必须相应于静电场中的介质分布。
具体地说，如果被模拟的是真空或空气中的静电场，贝U要求电流场中的导电质应是均匀分布的，即导电质中各处的电阻率必须相等；如果被模拟的静电场中的介质不是均匀分布的，则电流场中的导电质应有相应的电阻分布。
实验八 模拟法描绘静电场
在r = b处应有Vb=Va－K·ln(b/a)
所以K = (4)
如果取Va=V0 Vb=0,将（4）式代入（3）式，得到：
Vr = V0 (5)
为了计算方便，上式也可写作：
Vr = V0 (6)
(6)式决定出等位线沿r分布的规律，可作定量测量进行分析对比。
1．平行导线的电场分布
由图1所示，两点电荷A、B各带等量异号电荷，其上分别为+V和-V，由于对称性，等电位面也是对称分布的，电场分布图见图1。
－－
A B A r V B
－－
－
图1图2
做实验时，以导电率 合适的自来水或导电纸为导电质，若在两电极上加一定的电压，可以测出两点电荷的电场分布。
2．同轴圆柱面的电场分布
3．操作时，右手平稳地移动探针架，同时注意保持探针P、P＇处于同一铅垂线上，以免测绘结果失真。
4．为保证测绘的准确性，每条等势线上不得少于10个测量点。
【数据处理】
1．用光滑曲线将测得的各等势点连成等势线，并标出每条等势线对应的电势值。
2．在各测得的电势分布图上用虚线至少画出八条电力线，注意电力线的箭头方向，以及电力线与等势线的正交关系。
【实验步骤】
1．先作同轴圆柱面的电场分布，测量电路见图4，线路接好后经教师检查方可通电。
2．将静电场描绘电源上“测量”与“输出”转换开关打向“输出”端，调节电压到10V。
3．然后将“测量”与“输出”转换开关打向“测量”端。
4．将坐标纸平铺于电极架的上层并用磁条压紧，移动双层同步探针选择电势点，压下上探针打点，然后移动探针选取其他等势点并打点，即可描出一条等势线。
5．本实验要求测绘出2V，3V，4V，5V，6V，7V，8V七条等势线。
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。
物理实验-静电场的描绘-实验报告.doc
物理实验-静电场的描绘-实验报告.doc实验目的：通过实验观察、描绘静电场分布情况，熟悉静电场的特性，掌握静电场的描绘方法。
实验原理：静电场是指由电荷分布所产生的空间区域内的电场。
在静电场中，如果放置一个试验电荷，试验电荷会受到电场力的作用，力的方向与电场方向相同或相反，力的大小与电场强度成正比。
静电场的描述有两种方法：一是采用电势来描述电场，二是采用电场线（或称力线）来描述电场。
电势表示一点在电场中所拥有的能量，是以单位正电荷所需要做的功为基础建立的电势能单位。
图1是电势线示意图，在同一电势面上，电势值相同。
在电势降低的方向移动，电场强度也随之增加。
图1 电势线图电场线表示电荷在电场中运动所受的力的方向和大小，是从正电荷到负电荷方向的有向线段，线段方向与所处位置的电场方向相同。
电场线的密度表示电场强度大小。
图2是电场线和等势线示意图，等势线是垂直于电场线的曲面。
在同一等势面上，等势线值相同。
实验步骤：1.将实验方程安置于平滑的水平面上，调整方程的平衡。
2.在陶瓷杯内加入适量炭粉和浓硫酸混合液（体积比为2:1），用玻璃棒搅拌均匀。
3.将金属点状探针固定在支架上，将探针接上电源正极，接上万用表的电势测量表头，探针量程为±199.9V。
4.将另一金属片放在炭粉混合液中，将金属片接上电源负极，作为原点。
5.在实验方程上方和侧方依次插入探针，分别在探针接触点上记录电势值。
6.根据电势值得变化，描绘出电势等值线，即等势线。
以钱先生的名字为例，描绘的图形如图3所示。
图3 静电场的描绘结果分析：根据实验结果可以看出，在静电场中，电势值随距离的变化而变化，电势值越高的地方，电场强度越大。
在同一电势面上，电势值相同，电场线和等势线的特性不同：电场线方向和大小表示电场强度和方向，等势线表示等势面的形状和大小。
结论：本实验利用探针和电势测量仪测得静电场在空间中的电势分布，描绘出了电场的分布情况，并深入理解了静电场的特点和描绘方法。
实验报告静电场的描绘
实验报告静电场的描绘实验目的：1.描绘静电场的形状；2.观察静电场的强度分布；3.测量静电场的性质。
实验原理：静电场是由电荷引起的一种力场。
当电荷分布在空间中时，会形成一个静电场。
静电场可以通过电力线来描绘，电力线表示电场中的电力方向。
电力线从正电荷出发，指向负电荷。
电力线越密集，表示该区域的电场越强。
实验器材：1.电荷发生器；2.电场测量仪。
实验步骤：1.将电荷发生器置于实验台上，并连接好电源；2.调节电荷发生器的电压，使其生成一定大小的电荷；3.将测量仪的探头放置在不同位置，并记录下每个位置的电场强度；4.根据记录的数据，绘制静电场的电力线图。
实验结果与分析：通过实验观察，可以发现电场的形状是由电荷的分布决定的。
当电荷分布均匀时，电力线是均匀分布的，表示电场强度是均匀的。
而当电荷分布不均匀时，电力线的密度就会有所不同，表示电场强度的分布也不均匀。
在实验中测量到的电场强度数据如下：位置1：电场强度为1.5N/C位置2：电场强度为2.2N/C位置3：电场强度为0.8N/C根据这些数据可以绘制出电场的分布图。
假设位置1是正电荷的位置，位置2是负电荷的位置，通过连接位置1和位置2的电力线可以描绘出整个电场的形状。
实验验证了静电场的存在，并且通过测量电场强度，可以得到静电场强度的分布图。
这对于研究电场的性质和应用是非常重要的。
例如，在电磁学中，可以利用静电场的性质进行电场分析和计算，通过电场的分布图可以更好地理解电场的行为和性质。
结论：通过实验描绘了静电场的形状，并测量了静电场的强度分布。
实验验证了静电场的存在，并且通过电力线来描绘静电场的形状和强度分布。
实验结果对于研究电场的性质和应用具有一定的意义。
静电场的描绘和测量是探索电场行为和性质的重要手段。
静电场描绘实验报告数据处理
静电场描绘实验报告数据处理嘿，大家好，今天咱们聊聊静电场的实验，这可是个神奇的领域哦。
说到静电，可能很多人脑海中第一个想到的就是那个小孩子抓了气球，头发炸开，像个刺猬一样。
哈哈，真的是形象！静电场可不仅仅是这些好玩的现象，它背后藏着许多有趣的物理原理和数据处理的故事。
实验开始之前，咱们得准备好一些工具。
比如说，静电计、导体球、绝缘体，还有个简单的电源。
听起来简单，但实际操作时可得小心翼翼，别一不小心就电到自己，哈哈。
然后，咱们就开始设置实验，先是用静电计测量一段距离内的电场强度。
哎呀，那个时候我真是心里打鼓，生怕数据出错。
毕竟，谁想在实验报告上写个“我不知道”呢？这可不太符合咱们的风范。
当我们把静电场的测量数据记录下来的时候，心里那个高兴啊，简直就像中了彩票。
每一个数字背后，都是一次小小的发现。
可问题来了，数据多得让人眼花缭乱，真是“乱七八糟”。
于是，咱们需要把这些数据好好整理一下。
简单的说，得把数据筛选、分类，这可不是一件容易的事。
就像收拾房间，能让你头大，但收拾完后，看着整齐的环境，心里那叫一个舒服。
数据处理的环节来啦！我们需要用到图表，这个时候，Excel就成了我们的好帮手。
把数据输入进去，轻轻一按，哇，图表就出来了，简直就像看魔术一样。
颜色鲜艳的曲线，立马就让整个实验变得生动有趣。
不过，也得小心，不要让图表画得太复杂，毕竟“简单明了”才是王道。
人家说“画蛇添足”，可别让自己陷进去哦。
看着图表，我忽然想起小时候，老师总是说要关注趋势，不要只盯着一个点。
于是，我也开始观察图表中的变化。
发现随着距离的增加，电场强度逐渐减弱，哦，原来是这样啊！这就是静电场的特性，像极了我们的生活，有些东西离得远了，自然就没那么强烈了。
真是让人豁然开朗，心里像是打了个激灵。
数据处理也少不了一些计算。
这个时候，公式就派上用场了。
可公式看起来就像是一道难解的题，搞得我眉头紧锁。
可一旦搞明白，哎呀，成就感爆棚！就像把一盘难度超高的拼图拼好了，心里那个乐呀，别提多自豪。
实验1 静电场描绘实验
实验二静电场描绘实验一、实验目的1．了解模拟法描绘静电场的理论依据。
2．学会用模拟法研究静电场，在方格纸上描绘静电场分布的方法。
3．描绘几种静电场的等位线，根据等位线画出电力线。
4．加深对静电场、稳恒电流场的了解。
二、实验设备1．静电场描绘实验模块;2．有机玻璃描绘装置;3．直流电压表、直流稳压源三、实验原理1．模拟法描绘静电场的理论依据带电体在其周围空间所产生的电场，可用电场强度E 和电位U 的空间分布来描述。
为了形象的表示电场的分布情况，常采用等位面和电力线来描述电场。
电力线是按空间各点电场强度的方向顺次连成的曲线，等位面是电场中电位相等的各点所构成的曲面。
电力线和等位面相互正交，有了等位面的图形就可以画出电力线，反之亦然。
我们所说的测量静电场，指的是测绘出静电场中等位面和电力线的分布图形，它是了解电场中一些物理现象或控制带电粒子在电磁场中运动所必须解决的问题，对科研和生产都是十分有用的。
静电场的测量一般采用间接测量的方法，即模拟法。
模拟法是科学研究和工程技术中广泛使用的一种方法。
在自然现象和科学、工程技术问题的研究中，常常会由于研究对象过于庞大、过程变化过快或过慢，环境过于危险等原因而难以直接研究和实地测量，因此需要在实验室里制造一个与研究对象相似的模型，使现象和过程得以重现、延缓或加速，以便进行研究和测量。
模拟法又可分为物理模拟和数学模拟两大类。
如果人为制造的模型与实际研究对象有着相同的物理本质即为物理模拟。
如用“风洞”模拟飞机和火箭在大气中的飞行，用振动台模拟地震对建筑物的影响，用光测弹性法模拟工程构件内的应力分布等。
如果两种不同本质的物理现象或过程遵循相同的数学规律，则可以用其中一种便于研究和测量的现象或过程来模拟另一现象或过程，这就是数学模拟。
用模拟法描绘静电场的方法之一是用电流场代替静电场。
本实验仪采用稳恒电流场模拟描绘静电场。
由电磁学理论可知电解质（或水液）中稳恒电流场与电介质（或真空）中静电场具有相似性。
实验报告模板 静电场的描绘
梧州学院学生实验报告
成绩：
指导教师：
专业：
班别：
实验时间：
实验人：
学号：
同组实验人：
_
实验课程：大学物理实验（电磁学）
实验名称：静电场的描绘
实验设备：静电场描绘电源、静电场描绘仪、坐标纸（自备）
实验目的： 1.了解用电流场模拟静电场的基本原理。 2.学习用模拟法测绘静电场的分布。 3.加深对静电场强度和电势概念的理解。
实验原理 直接测量静电场的分布是不容易的。理论和实验证明导电介质里稳恒电流建立的稳恒
电流场与静电场的规律完全相似，而且电流场中电势很容易用伏特计测出，所以可以用稳 恒电流场模拟静电场。
r
由U P
Edr
a
得
Ur
UA
2
0
ln
r a
（10-2）
因为 B 接地，即U B
UA
2 0
ln
b a
0
图（10-2）同轴导体截面电场
因此电极 A 的电势为
UA
2 0
ln
b a
由式(10-2)与式(10-3)可得
（10-3）
1
b
ln
Ur
UA
ln
r b
a
（10-4） 式中 0 为真空的电容率（或介电常量）。
3．试从你测绘的等位线和电力线分布图，分析何处的电场强度较强？何处的电场强 度较弱？
2
实验步骤
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实验十二静电场描绘
(一)、仪器条件记录：
1、数显电压表：分度值：0.01 V ；读数误差：0.01 V
2、米尺：分度值： 1 mm ；读数误差：0.1 mm
(二)、平行柱状电极的静电场描绘图
(三)、电极中心连线上的电位分布
10
20
30
40
50
60
70
80
02
4
6
8
10
12
14
U (V )
x(m m )
电极中心连线上的电位分布图
(四)、电极中心连线上的电场分布
负电极范围：0 — 7.0 mm ； 电极内电场：E= 0 V/mm 正电极范围：69.0 — 76.0 mm ； 电极内电场：E= 0 V/mm
10
20
30
40
50
60
70
80
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
E (V /m m )
x(m m )
电极中心连线上的电场分布图
(五)、实验现象观察与分析
从静电场的描绘图可观察到：
1、 电极周围的电力线密度较大，远离电极处电力线密度较小；说明电极周围的电场
强度较大，远离电极的地方电场强度较小；
2、 纸边的等位线发生变形，等位线与电极装置的边缘正交，这是因为在电极装置的
边缘处，电流线只能沿着边沿，也就是说，电极装置的边缘是一条电流线，根据电力线与等位线正交原则，等位线正交于电极装置的边缘。
(六)、实验结论
通过用模拟法描绘出平行柱状电极的静电场，其分布特点为： 1、 电极附近的电场强度较大，离电极越远电场强度越小； 2、 正、负电极为等电位体，其内部电场强度为0 V/mm ；
3、 电极中心连线上的电位分布图表明在由负极到正极，电位逐渐升高，近电极处电
位的变化梯度较大，离电极较远处，电位的变化梯度较小；
4、 电极中心连线上的电场分布图表明在两电极之间的电场强度分布呈U 型分布。