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.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,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。,Page 81,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,电荷线密度,真空介电常数,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）,电荷线密,度,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）,电导率,第12页,U,1,=10V,，,U,2,=0V,r,1,=1.0cm,，,r,2,=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,K,2,=10/ln10=4.34,U,1,=10V,U,2,=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25页,测量过程中要保持两电极间电压不变。,试验时上下探针应保持在同一铅垂线上，不然会使图形失真。,统计纸应保持平整，测量时不能移动。,【,注意事项,】,第26页,The end,第27页,