用模拟法测绘静电场(用模拟法测绘静电场的导电介质可以用什么)

2024-03-05 01:00:04 139

用模拟法测绘静电场(用模拟法测绘静电场的导电介质可以用什么)

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用模拟法测绘静电场的导电介质可以用什么

用模拟法测绘静电场的导电介质必须是不良导体,能导电,但是电导率必须远远小于电极部分的电导率。所以一般试验中可以使用水,导电纸,导电玻璃之类的导电率不太高的导电介质。

为什么要采用模拟的方法描述静电场

想测量静电场需要用探头,而探头也带电荷,这样二者叠加,对原来的电场产生干扰。故不能直接测得静电场,只能用模拟的方法描述静电场。实验中采用等效边界条件下的恒定电流场来模拟静电场。理论依据是两种场符合的场方程形式相同,其解的形式也相同或者说两种场有类比对称性:电荷激发电场,导电介质中电源激发电流,只要电荷和电源分布形式等效(等效即可,不一定完全相同,有的情况下也不可能完全相同,因为静电场不闭合,电流场一定闭合,一个点电荷就能产生电场,只有一个电极却无法产生电流,像点电荷的情况,就不可能只用一个电极模拟,必须加上一个等效与无穷远的边界作为另一个电极),两者的场分布也一定相似

模拟法测绘静电场实验电源线接反的后果

会烧坏有供电极性要求的电器电子元件,例如晶体管、集成块、电解电容等。电源正负极接反会出现以下几种情况:1、电源正负极接反,会烧坏有供电极性要求的电器电子元件,例如晶体管、集成块、电解电容等。2、因为供电极性相反使电器不能工作,或工作异常,例如石英表、电动玩具、直流电机等。3、直流电源接反会危及电器和电源,例如电瓶与充电器接反电流极大,两者都有损坏的可能,甚至伤人、失火。因而使用直流电源一定要仔细分清正负极性,接反电源轻则烧坏保险,重则烧毁全部管路。

模拟法测绘静电场,电极内部画不画电场线

模拟法测绘静电场,电极内部画电场线。

形状不变,还是原来的形状但是加电压后,由于两点间电势差增大,因此电场线分布变得更密集,等差等势线的分布也更加密集。

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,只要满足形式相同的边界条件,则两者必定有相同的场结构。

根据静电场的高斯定理:

静电场的电场线起于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远,故静电场是有源场,从安培环路定理来说它是一个无旋场。

根据环量定理,静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷,电场力所做的功都为零,因此静电场是保守场.

根据库仑定律,两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比,和它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,即=(/,其中、为两电荷的电荷量(不计正负性)、为静电力常量,约为9.0e+09(牛顿·米2)/(库伦2;),r为两电荷中心点连线的距离。

注意事项:

在联线时要注意使用下层的电极,就要把接线插在下层电极的接线口,若使用上层的电极,就要把接线插在上层电极的接线口。

静电场与稳恒电流场本是两种不同场,但是两者之间在一定条件下具有相似的空间分布,即两场遵守的规律在形式上相似,都可以引入电位U,而且电场强度E=-△U/△l,都遵守高斯定理。

模拟法测绘静电场电压表内阻对测量结果有什么影响

模拟法测绘静电场电压表内阻对测量结果有很小的影响。据查询相关资料显示,模拟法测绘静电场电压表内阻,会有增大电阻的可能性,对实验结果会产生一点影响。

模拟法测静电场如果电源电压增加一倍,电势大小是否变化

在使用模拟法测量静电场时,所使用的电源电压大小对于电势的测量结果会产生影响。如果电源电压增加一倍,则电场强度也会增加一倍,但是电势大小不会发生变化。这是因为电势大小是由电荷的分布情况决定的,与电源电压无关。电源电压的改变只会影响到电场强度的大小,而不会改变电场的分布情况。因此,电源电压增加一倍不会改变电势大小。

如何模拟测绘静电场

1、电位函数连续;

2、电流密度的法向分量连续。即,当电介质的分布及非静电力给定时,可根据以上方程确定稳恒电场和电流的分布。

稳恒电流场的电位同静电场的电位满足相同的拉普拉斯方程(见泊松方程和拉普拉斯方程),当它们具有相似的边界时,方程的解是相似的。因此可用稳恒电流场模拟静电场,这是实验研究静电场的常用方法。

扩展资料

电场强度和电势为表征电场特性的两个基本物理量,为了形象地表示静电场,常采用电场线(曾称电力线)和等势面来描绘静电场。电场线与等势面处处正交,因此有了等势面的图形就可以大致画出电场线的分布图,反之亦然。

由电磁学理论可知,无自由电荷分布的各向同性均匀电介质中的静电场的电势、与不含电源的各向同性均匀导体中稳恒电流场的电势,两者所遵从的物理规律具有相同的数学表达式。在相同的边界条件下,这两种场的电势分布相似,因此只要选择合适的模型,在一定条件下用稳恒电流场去模拟静电场是可行的。

用模拟法测绘静电场理论值怎么算

计算步骤如下:1、确定电荷量Q和距离r:确定电荷量的大小和正负性、测量点与电荷的距离。2、计算电场强度E:将已知的电荷量Q和距离r代入静电场公式E=kQ/r^2中,其中k是电场常数(通常取为9×10^9N·m^2/C^2)。3、根据需要计算特定点的电场强度:需要计算特定位置的电场强度,通过在公式中代入该位置的距离值来计算。

用模拟法如何测绘静电场的实验步骤有哪些

用模拟法测绘静电场的实验步骤如下:

(一)测绘长同轴圆柱面间的等势线(等位线)和电力线

1.实验仪器连接和调节

按图3所示连接实验电路原理图,将电源输出调节到 10.00V 左右,使两极的电势差为 V0=10.00V,并测定。两探针间接上电压表。

图为同心轴电极电场模拟实验原理图

2.实验测量操作

(1)等势点的描绘

移动探针架,使其与内电极 A 之间的电压为 2.00V,在坐标纸上打点记录。再继续移动探针架, 使其与内电极 A 之间的电压为2.00V,在坐标纸上打点记录。依次重复以上测量,在坐标纸上记录5个以上2.00V的等势点。再继续移动探针架,依次重复测量4.00V的等势点,并在坐标纸上记录5个以上4.00V的等势点。依次描绘V r 为5.00V、6.00V、8.00V的等势点。

(2) 等势线的描绘

先把等势点两两相连,然后在两个等势点的连线上作垂直平分线并延长相交,其大多数等势点之间的垂直平分线的交点O就是同轴电缆的中心,同时也是等势线的圆心所在。用圆规以O点为圆心,把各个实验电压下(如1.00V)的大多数点(等势点)作圆连接起来,这就是等势线。最后可以得到 V r 为2.00V 、 4.00V、5.00V、6.00V、8.00V 的等势线。

(3)电力线的描绘

由于电力线是垂直于等势面的。只要在各个等势面上作垂直于该等势面的曲线,则该曲线就是所需要描绘的电力线。

模拟的理论依据

模拟法在科学实验中有着极其广泛的应用,其本质是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程的研究去代替另一种不易实现、不便测量的状态或过程的研究。 为了克服直接测量静电场的困难,可以仿造一个与待测静电场分布完全一样的电流场,用容易直接测量的电流场去模拟静电场。 

静电场与稳恒电流场本是两种不同的场,但是它们两者之间在一定条件下具有相似的空间分布,即两种场遵守的规律在形式上相似。它们都可以引入电位,而且电场强度E =−ÑU,并且都遵守高斯定理。

用模拟法测绘静电场实验原理

采用电场线和等势面来描绘静电场。电场强度和电势是表征电场特性的两个基本物理量,电场线与等势面处处正交,有了等势面的图形就可以大致画出电场线的分布图,其实验原理是采用电场线和等势面来描绘静电场。

用模拟法测绘静电场(用模拟法测绘静电场的导电介质可以用什么)

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