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靜電場模擬法測繪簡介

靜電場模擬法測繪，是靜電場研究方法之一。兩個物理量之間，只要具有相同的物理模型或相同的數(shù)學(xué)表達(dá)式，就可以用一個物理量去定量地或定性地模仿另一個物理量，這種方法稱為模擬法。靜電場模擬法測繪不是直接研究某一物理量或過程本身，而是利用與這個物理量或過程相似的模型來進(jìn)行研究·本實驗的特點是，仿造一個與靜電場完全類似的模擬場，當(dāng)用探針探測它時，它不受干擾，因而可以把對模擬場的實驗結(jié)果，推廣和應(yīng)用于靜電場

靜電場模擬法測繪原理

為了形象地表示靜電場，常采用電場線(曾稱電力線)和等勢面來描繪靜電場，這就是模擬法測繪靜電場。這是因為電場強度和電勢是表征電場特性的兩個基本物理量，電場線與等勢面處處正交，因此有了等勢面的圖形就可以大致畫出電場線的分布圖，反之亦然。

由電磁學(xué)理論可知，無自由電荷分布的各向同性均勻電介質(zhì)中的靜電場的電勢、與不含電源的各向同性均勻?qū)w中穩(wěn)恒電流場的電勢，兩者所遵從的物理規(guī)律具有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在相同的邊界條件下，這兩種場的電勢分布相似，因此只要選擇合適的模型，在一定條件下用穩(wěn)恒電流場去模擬靜電場是可行的。下面通過實例來分析

什么是靜電場

靜電場，指的是觀察者與電荷相對靜止時所觀察到的電場。它是電荷周圍空間存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，其基本特征是對置于其中的靜止電荷有力的作用。庫侖定律描述了這個力。

根據(jù)靜電場的高斯定理：

靜電場的電場線起于正電荷或無窮遠(yuǎn)，

終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)，故靜電場是有源場。

從安培環(huán)路定理來說它是一個無旋場。

根據(jù)環(huán)量定理，靜電場中環(huán)量恒等于零，表明靜電場中沿任意閉合路徑移動電荷，電場力所做的功都為零，因此靜電場是保守場。

根據(jù)庫侖定律，兩個點電荷之間的作用力跟它們的電荷量的乘積成正比，和它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，即F=（k·q1q2）/r2，其中q1、q2為兩電荷的電荷量（不計正負(fù)性）、k為靜電力常量，約為9。0e+09（牛頓·米2）/（庫倫2；），r為兩電荷中心點連線的距離。

模擬法測繪靜電場實驗步驟

一、測長直同軸圓柱面間的電場分布

1。用導(dǎo)線把電極架和電源連接起來。打開電源開關(guān)。

2。將功能開關(guān)倒向“校正”擋，把兩個電極間的電壓調(diào)節(jié)至12V。

3。將電源功能開關(guān)倒向“測量”擋。

4。在描圖儀上層夾好記錄紙。

5。確定一個等勢圓的電壓值，移動探針手柄，在導(dǎo)電微晶的8個不同的方位上找出這個等勢圓的8個等勢點，相應(yīng)地在記錄紙上扎出這8個點的位置，探測出一個等勢圓。

6。再確定一個新的等勢圓的電壓值，重復(fù)以上步驟。

7。在兩個電極之間找出5個等勢圓，并且在記錄紙上作出相應(yīng)的記錄

8。將以上結(jié)果記入表中。

9。在記錄紙上以最小的等勢圓的8個孔定出圓心，方法是作幾組兩孔連線的垂直平分線，找出其交點的最佳位置，此位置即為圓心。算出記錄紙上每組測點到圓心的平均半徑，用圓規(guī)畫出這些等勢圓。根據(jù)A電極的半徑r1和B電極的內(nèi)半徑r2(r1和r2由實驗室給出)畫出電極剖面圖，最后再用虛線畫出8條對稱的徑向電場線，即完成了電場分布圖。

10。在坐標(biāo)紙上，按圖示法規(guī)則，以/為縱鈾，讓/=1/6、2/6、3/6、4/6、5/6，以為橫軸，作/-實驗直線。

11。由(18－8)式，當(dāng)r=r1時，/的值為1，當(dāng)r=r2時，/的值為0，用線段聯(lián)結(jié)坐標(biāo)紙上（lnr1，1）與（lnr2，0）兩點，這條線段表示/-lnr的理論直線，若理論直線與實驗直線重合不好，應(yīng)分析其原因。

二、測平行導(dǎo)線的電場分布

把同步探針移到平行導(dǎo)線的電極架上，畫出平行導(dǎo)線的電場分布圖即可，不要求計算。

相關(guān)儀器——靜電場描繪儀

靜電場描繪儀采用模擬法來描繪靜電場，即用穩(wěn)恒電流場模擬描繪靜電場。實驗通過測繪電極板的等位面，模擬求出不同電極板的靜電場分布，然后根據(jù)等位線和電力線正交的關(guān)系描繪電力線。通過移動上下針同軸移動座，可以快速準(zhǔn)確描繪靜電場。靜電場描繪儀由直流穩(wěn)壓電源、高阻抗輸入直流數(shù)字電壓表組成。

有機(jī)玻璃描繪裝置

有機(jī)玻璃描繪裝置由上層板、下層板、電極板和上下針同軸移動座組成：

(1)上層板

上層板為光滑水平有機(jī)玻璃板，左上角和右下角刻有對角刻線，反面裝有6只磁鋼，配有兩只不銹鋼壓條，用于放置描繪用繪圖紙。

(2)下層板

下層板為光滑水平有機(jī)玻璃板，上面安裝有2只導(dǎo)向柱與滾輪和2只固定柱，用于放置4種不同形狀電極板。

(3)電極板

實驗儀提供同軸帶電圓柱面電極板、兩個點電荷電極板、條形電極與條形電極電極板、T型電極與T型電極電極板4種不同形狀電極板。

(4)上下針同軸移動座

上下針同軸移動座由水平底座、彈性不銹鋼針臂架、導(dǎo)電探針、同步畫針（非接觸）、導(dǎo)電橡膠頭和探測電壓插座組成。

2018-08-14 17:41:38 3729 http://www.yiqi.com/citiao/detail_1230.html 熱門標(biāo)簽： 大地測繪_大地測量常用方法和相關(guān)學(xué)科地形圖測繪_地形測量和地圖繪制方法和過程步驟什么是房產(chǎn)測繪_房地產(chǎn)測繪方法流程和規(guī)范航拍測繪_航空攝影測量_無人機(jī)航測技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢發(fā)展