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常用的電場分布測量方法

發布時間:2022-08-19 05:06:16

『壹』 自然電場法工作方法與技術

2.2.3.1 觀測方法

野外觀測自然電場通常採用兩種方法:電位法和梯度法。在測定淺層地下水的流向時,常常採用「8」字形觀測法(或稱環形觀測法),它實際上是一種梯度法,在自然電場法應用一節中將作詳細介紹。

2.2.3.2 不極化電極

與電阻率法和充電法不同,自然電場法不能用極化補償器來消除極差的影響,因此,測量電極需要採用「不極化電極」。常用的不極化電極有Cu-CuSO4和Pb-PbCl2

不極化電極的結構如圖2.2.10所示。用底部不塗釉的瓷罐盛硫酸銅的飽和溶液,將純銅棒浸入溶液中,銅棒上端可以連接導線。當瓷罐置於地表土壤中時,硫酸銅溶液內的銅離子可通過瓷罐底部的細孔進入土壤,使銅棒與土壤之間形成電的通路。銅棒浸在同種離子的飽和溶液中,並不與土壤直接接觸,因此在土壤和電極之間不會產生極化作用。由於作為測量電極的兩個不極化電極中,兩個銅棒與硫酸銅之間產生的電極電位是基本相等的,因此它們之間的極化電位差接近於零。可見採用這種電極能避免電極的極化作用和電極間產生的極差對測量的影響,使測定值只與自然電場的電位差有關。

圖2.2.10 不極化Cu-CuSO4電極的結構

『貳』 自然電場法的工作方法與技術

自然電場法是進行硫化金屬礦和石墨礦快速普查、乃至詳查的有效方法;在水文地質和工程地質調查中也應用相當廣泛;人們還常常利用自然電場法普查找礦的面積性觀測成果,對石墨化或黃鐵礦化地層和構造破碎帶進行地質填圖,提供進一步找礦的遠景地段。

自然電場的野外觀測有以下方法。

5.3.1 電位觀測法

實際工作中,電位測量是相對測量,因此必須在測區內找一個電位的「零值」點。此零點稱為基點,一般都分布在測區邊緣不受局部因素干擾的正常場區域里。工作時將測量電極N作為固定電極置於基點上,另一測量電極M作為活動電極沿測線逐點觀測各測點相對於基點的電位差值。這個差值就是測點相對於基點(正常場)的電位值。

5.3.2 電位梯度觀測法

將測量電極M、N置於同一測線的兩相鄰測點上,保持其相對位置和間距不變,沿測線逐點移動,觀測各相鄰測點間的電位差ΔUMN,便可求得M、N中點處的電位梯度值ΔUMN/MN。電位梯度法的主要優點是兩測量電極間的間距小,移動方便,干擾小,適用於干擾較大地區的自然電場測量。

圖5-4 環形觀測布置及「8」字形電位差極形圖

5.3.3 電位梯度環形觀測法

在地下水埋藏不深、流速大和地形比較平坦的條件下,應用自然電場法可以確定地下水的流向。野外觀測方式常採用電位梯度環形測量法,即在一個測點上用兩個不極化電極沿直徑二倍於地下水埋深的圓周,觀測不同方位的自然電位差,然後將觀測結果繪成「極形圖」(見圖5-4)。正常情況下,在地下水流方向上測得的電位差最大;而在與其垂直的方向上,電位差觀測值應為零,故電位差極形圖成「8」字形。其長軸方向為地下水運動的軸向;而水流方向由沿長軸所測電位差的極性確定,即水流方向由負電位指向正電位。

與電阻率法不同,自然電場法不能用極化補償器來消除極差的影響,因此,測量電極需採用「不極化電極」。常用的不極化電極有Cu-CuSO4和Pb-PbCl2不極化電極。

『叄』 求電場分布

作一同心高斯球面,
r<R1時,球面沒有包住任何電荷,Q=0;
R1<=r<=R2時,包住的電荷為(r^3-R1^3)*Q/(R2^3-R1^3);
r>R2時,包住的電荷為Q.
將以上電荷量分別代入高斯定理即可求出各區域電場強度大小,即電場分布。
PS:電場方向沿球殼徑向。

『肆』 大學物理求電場強度的幾種方法,並闡述所包含的物理思想。

q;q
8.電場力做功:wab=q*uab=eq*d
{wab,uab=wab/,順著電場線電勢越來越低;d=4πkq/εs,作用力與反作用力,同種電荷互相排斥:檢驗電荷的電量(c)}
4.真空點(源)電荷形成的電場e=kq/r2
{r:源電荷到該位置的距離(m),q:源電荷的電量}
5;q(定義式;
(5)處於靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直於導體表面;c),是矢量(電場的疊加原理):受到電場力的電荷的電量(c),e:電場強度(n/.電勢能的變化δeab=eb-ea
{帶電體在電場中從a位置到b位置時電勢能的差值}
11,uab、q2:兩點電荷的電量(c):ab兩點間的電壓(v):e=f/,r.電場力2.庫侖定律.60×10-19j:兩極板正對面積,ε:(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時:uab=φa-φb:f=q*e
{f:電場力(n);c)}
7.電勢與電勢差;
(8)其它相關內容.帶電粒子沿垂直電場方向以速度vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平拋
垂直電場方向,凈電荷只分布於導體外表面;
(6)電容單位換算:1f=10^6μf=10^12pf;
(7)電子伏(ev)是能量的單位;q=-δeab/m=qe/m
注:a點的電勢(v)}
10,d,方向在它們的連線上:
ea=q*φa
{ea:帶電體在a點的電勢能(j),q:電量(c),φa,場強是本身的性質與電場力和電量無關)
{e:電場強度(n/:f=kq1*q2/r^2
(在真空中)
{f.電場力做功與電勢能變化δeab=-wab=-q*uab
(電勢能的增量等於電場力做功的負值)
12.電容c=q/u(定義式,計算式)
{c:電容(f),q:電量(c),u:電壓(兩極板電勢差)(v)}
13;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記,異種電荷互相吸引}
3.電場強度.勻強電場的場強e=uab/d
{uab:ab兩點在場強方向的距離(m)}
6:介電常數)
常見電容器
14.帶電粒子在電場中的加速(vo=0):w=δek

qu=mvt2/2,
vt=(2qu/:靜電力常量k=9.0×10^9n·m^2/c^2,q1,d:電場中a、b兩點間的電勢差(v)(電場力做功與路徑無關),e:勻強電場強度:帶電體由a到b時電場力所做的功(j),q:帶電量(c);2:兩點電荷間的距離(m),電量分配規律:原帶異種電荷的先中和後平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發終止於負電荷;
等勢面/尖端放電等。
(9)電場強度e=u/;
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
示波管、示波器及其應用
/、計算式,q,導體內部合場強為零.平行板電容器的電容c=εs/:兩極板間的垂直距離:兩點沿場強方向的距離(m)}
9;2
15,k;4πkd
(s,a=f/,d,電場線與等勢線垂直,1ev=1:靜電屏蔽
/m)1/:勻速直線運動l=vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:e=u/d)
運動
平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,導體內部沒有凈電荷:點電荷間的作用力(n).電勢能

『伍』 模擬靜電場測繪有哪兩種方法,各有什麼優缺點

模擬靜電場測繪有哪兩種方法,各有什麼優缺點
檢流計好,電壓表要讀數,相比之下誤差比較大。
根據靜電場的高斯定理:
靜電場的電場線起於正電荷或無窮遠,終止於負電荷或無窮遠,故靜電場是有源場.
從安培環路定理來說它是一個無旋場.
根據環量定理,靜電場中環量恆等於零,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=(/,其中、為兩電荷的電荷量(不計正負性)、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。注意,點電荷是不考慮其尺寸、形狀和電荷分布情況的帶電體。是實際帶電體的理想化模型。當帶電體的距離比它們的大小大得多時,帶電體的形狀和大小可以忽略不計的點電荷。

『陸』  音頻大地電場法

11.1.1基本原理

音頻大地電場法(Sound Frequency Telluric Electric Field Method)是電磁法的一種,是利用頻率在20Hz~20kHz(即音頻)范圍內的天然大地電場作為場源,在地面沿一定的剖面線測量電場強度 Ex。由於電場強度的變化情況在一定程度上反映出了岩石電阻率的變化,通過研究大地電場的這種變化,達到了解地質構造、找水、找礦及解決地質災害問題的目的。本方法受地形影響較小,工效高,成本低,可用於普查階段快速發現地質目標。

11.1.2觀測方法

在地表沿一定方向布置的測線上逐點測量交流電位差△V(單位為mV/m),如圖11-1所示,然後計算電場強度

。式中 Ex為電場強度,△V為測量電極M與N間的電位差,MN為極距。11.1.3技術要求

圖11-1音頻大地電場法觀測原理示意圖

(1)勘查對象與周圍地質體之間存在較明顯的電阻率差異;

(2)由於本方法主要是沿地表的觀測剖面線測量不均勻體所引起的大地電場變化,因此要求所探測的對象必須是較陡立的條帶狀地質體,一般斷裂構造帶、岩溶裂隙發育帶、岩脈等都具備這種條件;

(3)在有覆蓋的地區,表土覆蓋在30m以內均能測到明顯異常;

(4)在有強大的工業游散電流地區難以保證觀測質量,不宜使用該方法。

11.1.4數據處理方法

(1)濾波處理;

(2)作面積測量繪制等值線平面圖時,需對所測數據進行日變改正。

11.1.5成果表達方式

(1)電場強度 Ex(或電位差△V)曲線圖;

(2)綜合剖面圖;

(3)電場強度 Ex剖面(或電位差△V)平面圖;

(4)電位差△V等值線平面圖;

(5)推斷成果圖。

11.1.6資料解釋原則

(1)掌握當地的地質及物性資料;

(2)分析曲線特點,確定異常性質(高阻或低阻異常);

(3)結合當地的地質條件,研究引起異常的地質因素;

(4)由點到面判斷異常分布規律;

(5)音頻大地電場法僅用於定性解釋,配合其他方法進行定量研究。

11.1.7儀器設備

音頻大地電場法儀器設備見表11-1。

表11-1音頻大地電場法儀器表

『柒』 電場強度怎樣測量

可以測量,使用電場強度儀。電場強度儀器分了3大類1,懸浮體型。2,地參考型。3,光電型。

『捌』 實驗中如何去測量得到電場強度分布的情況

用霍爾效應可以測量靜態磁場強度。電場強度可以用平板電容器產生的感應電荷計算得出

『玖』 大學物理靜電場的測量方法及依據是什麼

依據是庫倫定律,F=kq1q2/(r*r),
方法是在電場當中放置一個檢驗電荷,一般為正電荷,測量該電荷的受力大小和方向,則該點的電場的方向就是受力方向,電場大小為受力大小除以檢驗電量

『拾』 急求大學物理實驗報告 用模擬法測繪靜電場 磁效應測量實驗

用模擬法描繪靜電場
靜電場是由電荷分布決定的。給定區域內的電荷分布和介質分布及邊界條件,可根據麥克斯韋議程組和邊界條件來求得電場分布。但大多數情況下求出解析解,因此,要靠數字解法求出或實驗方法測出電場分布。
【實驗目的】
1.學會用模擬法描繪和研究靜電場的分布狀況。
2.掌握了解模擬法應用的條件和方法。
3.加深對電場強度及電勢等基本概念的理解。
【實驗儀器】
導電液體式電場描繪儀,同軸電極,平行板電極,白紙(自備)
【實驗原理】
直接測量靜電場是很困難的,因為儀表(或其探測頭)放入靜電場中會使被測電場發生一定變化。如果用靜電式儀表測量,由於場中無電流流過,不起作用。因此,在實驗中採用恆定電流場來模擬靜電場。即通過測繪點定電流場的分布來測繪對應的靜電場分布。
模擬法的要求是:仿造一個場(稱為模擬場),使它的分布和靜電場的分布完全一樣,當用探針去探測曲勢分布時,不會使電場分布發生畸變,這樣就可以間接測出靜電場。
用模擬法測量靜電場的方法之一是用電流場代替靜電場。由電磁學理論可知電解質(或水液)中穩恆電流的電流場與電介質(或真空)中的靜電場具有相似性。在電流場的無源區域中,電流密度矢量和靜電場中的電場強度矢量所遵從的物理規律具有相同的數學形式,所以這兩種場具有相似性。在相似的場源分布和相似的邊界條件下,它們的解的表達式具有相同的數學模型。如果把連接電源的兩個電極放在不良導體如稀薄溶液(或水液)中,在溶液中將產生電流場。電流場中有許多電位彼此相等的點,測出這些電位相等的點,描繪成面就是等位面。這些面也是靜電場中的等位面。通常電場分布是在三維空間中,但在水液中進行模擬實驗時,測出的電場是在一個水平面內的分布。這樣等位面就變成了等位線,根據電力線與等位線正交的關系,即可畫出電力線。這些電力線上每一點切線方向就是該點電場強度的方向。這就可以用等位線和電力線形象地表示靜電場的分布了。
檢測電流中各等位點時,不影響電流線的分布,測量支路不能從電流場中取出電流,因此,必須使用高內阻電壓就能消除這種影響。當電極接上交流電壓時,產生交流電場的瞬時值是隨時間變化的,但交流電壓的有效值與直流電壓是等效的(見附錄),所以在交流電場中用交流電壓表測量有效值的等位線與直流電場中測量同值的等位線,其效果和位置完全相同。
模擬法的應用條件是「模擬場「的基本規律或所滿足的數學議程要與被模擬的場完全一樣,這種模擬為數學模擬。恆定電流場和靜電場滿足相似的偏微分方程,只要帶電體(即電極)的形狀和大小,它們之間的相對位置以及邊界條件一樣。那麼這兩個場的分布就是一樣的。
根據靜電場與恆定電流場的對應關系,上述靜電場可以用下面的恆定電流場來模擬:兩長直同軸圓柱形導體,內圓柱半徑為a,外圓筒內半徑為b,其間充以電容率為 的均勻電介質,內外圓柱保持電勢差V0=VA—VB。只要我們測出模擬恆定電流場的分布,則可得出被模擬靜電場的分布。
不用形狀的電極,可以模擬不同形狀的靜電場,如平行板電極,可以模擬平行板電容器中的靜電場。

圖a 圖b
如圖a所示為一個同軸圓柱電極,內電極半徑為a,外電極半徑為b,內電極電勢Va,外電極電勢Vb=0,在兩極間距軸心r處的電勢為:

由高斯定理知半徑為r的圓柱面上的電場是:
式中λ是圓柱面單位長度上的電量,ε是兩極間介電常數,由兩式可得
當r=b時, ,則 ,代入上式有:

此式即為同軸圓柱電極間靜電場中的電勢分布公式。
若在同軸圓柱電極間充填均勻不良導體,在該電極間將形成穩定的電流場。同上道理,也可推導出穩定電流場中的電勢分布公式為

比較兩個公式不難看出,它們都滿足高斯定理的拉普拉斯方程,其電勢分布是相同的。而穩定電流場不會因為探針的引入導致電場畸變,所以完全可用電極尺寸相同,邊界條件一樣的穩定電流場來模擬靜電場進行探測,從而間接描繪出靜電場的分布狀況。
【實驗內容及步驟】
1.按線路圖連接線路(圖b為同軸圓柱電極)。
2.用水準儀調平水槽架底座。在水槽內注入一定量的水,在水槽架上層壓好白紙,用於記錄測繪點;接通電源,電壓調至10V,其值由數字電壓表置「輸出」時讀出,探針置於水槽外。
3.將探針與內電極緊密接觸,電壓顯示為10V,其值由數字電壓表置「檢測」時讀出。若電壓顯示為0V,則改變電源電壓輸出極性。
4.讓探針在兩極間慢慢移動,依次測出電壓分別為7.0V、5.0V、3.0V、1.0V的等勢線,每一個等勢線8個測量點。
5.用探針沿外電極內、外側分別取三個和一個記錄點,用於確定電極的圓心和外電極的厚度;記錄內電極直徑和外電極內直徑。
6.用平行板電極換下同軸圓柱電極重復(2、3)兩個步驟,分別沿7.5V、5.0V、2.5V三個等勢線各記錄8個測量點(均勻分布),並做出確定電極位置的測量點。
7.在平行板電極測量紙上用不同符號標注出各等勢線上的測量點和等勢線數值,畫出電極,繪出實驗等勢線和電場線。
8.在同軸圓柱電極記錄紙上,用幾何方法確定圓心,畫出內、外電極,用不同符號標注出各等勢線上的測量點和等勢線數值,繪出理論等勢線(根據公式計算)和電場線。
9.量出同軸圓柱電極記錄紙上等勢線各測量點到圓心的距離,求出平均值。在半對數坐標紙上繪出Vr/Va~lnr理論曲線,標出對應的實驗測量點 ,畫出實驗曲線。
【實驗教學指導要點】
1.模擬場除滿足與被側場有相似地數學方程和邊界條件外,還要求水槽底座一定要水平,溶液導電率遠小於電極且處處均勻,電源必須是一定頻率的交流電,以防止電介質的極化。
2.水槽中裝入的水不可漫過電極上表面。
3.導線的連接一定要牢固,避免因接觸電阻而導致輸出電壓達不到要求。
4.描繪電場線應始於高電勢電極的外表面,終止於低電勢電極的內表面,且處處與等勢線垂直。電場線的密度反映了電場強度的大小。
5. 上層記錄紙上打點時,不要用力過猛,輕輕按即可,以免移動電極,帶來誤差。
6. 做實驗時,要確定圓心;要確定電極位置;除此之外,還要描出兩極板之間的區域外向外延伸的邊緣效應。
7. 作圖時,不僅要畫出等勢線,還應畫出電場線(起於正電荷,止於負電荷)。

a
b
同軸圓柱電極電場分布

平行板電極電場分布
10.0V
7.5V

5.0V
2.5V
0.0V
8. 在半對數坐標紙上作圖時,要把理論直線和實驗直線同時作出。

Vr /Va~ln r曲線
Vr /Va

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.3 0.4 0.6 0.8 1 2 3 4 5 6 7 89 r (cm)
此圖用半對數坐標紙進行繪制,縱向為均勻分布,橫向為對數分布。圖中理論曲線為過(ln a, 1)和(ln b, 0),線上四點為實際測量點。
9. 在電極間加上直流電壓時所形成的電場是不隨時間變化的,是穩定的。如果在電極間加交流電壓,電場將隨時間而變,場面穩定。但考慮到直電極間加上不同值的直流電壓時,場中相對的電勢值一定的等勢線或面的幾何形狀和位置都不變。既接交流電壓時,可看作在電極上塊速變換不同值的直流電壓(包括極性)。因此,在交流電場中測定的相對電勢線和直流電場中測定的同值相對電勢等勢線,其開頭和位置都完全相同。但必須指出這里的完全相同是有條件的。我們所選的交流電的頻率不能高,否則會出現電極間點電勢不是目前增減的效應。我們選用的是50HZ的交流電,場中的電極和不良條件互相楊成電容的影響可以忽略不計。完全符合條件。

【實驗隨即提問】
1.提問:本實驗對靜電場的測繪採用的是什麼方法?為什麼要用此方法?
回答:採用的是模擬法測繪靜電場。因為直接測量靜電場的分布,需用探針對空間各點逐點進行測量。當把探針放入靜電場後,由於靜電感應,探針上會產生感應電荷,則會改變原電極的電荷分布,從而引起原電場的畸變。顯然直接測量不可行,所以採用模擬法來進行測繪。
2.提問:模擬法分為哪兩種模擬,其應用的條件是什麼?本實驗採用的是哪一種模擬?
回答:模擬法分為物理模擬和數學模擬。物理模擬的應用條件為物理相似和幾何相似,即模型和原型都遵從同樣的物理規律;模型的幾何尺寸與原型的幾何尺寸成比例的放大或縮小。數學模擬應用的條件為模型與原型在物理實質上可以完全不同,但它們都遵從相同的數學規律,即滿足相似的數學方程,還要帶電體(即電極)的形狀和大小,它們之間的相對位置以及邊界條件一樣。用恆定電流場模擬靜電場採用的是數學模擬。
3.提問:為什麼不良導體內的電場分布與真空中的靜電場分布相同?
回答:因為在不良導體內沒有電流通過時,其中任一宏觀體積元中的正負電荷數量相等,沒有凈電荷,呈電中性。當有直流電流通過時,單位時間內流出體積元的電荷被流入的同號電荷所代替,體積元內正負電荷數量還是相等,因而整個體積內呈電中性。換言之,真空中的靜電場是由電極上的電荷產生的,而在有恆定電流通過的不良導體中,電場也是由電極上的電荷產生的。不同的是靜電場中電極上的電荷靜止不動,而恆流場中電極上的電荷一邊流失,一邊由電源隨時補充,在動態平衡狀態下保持電荷的數量不變。所以,兩種狀況下電場的分布是相同的。
4.提問:用恆定電流場模擬靜電場的實驗條件是什麼?
回答:實驗條件首先要求不良導體在兩極間區域內其電導率是常數,並保持其厚度不變;其次要求測量電勢的儀表中基本上無電流通過。從本質上講就是要保證測量時,恆定電流場的電位分布在極間區域內和邊界上不會因測量操作而發生改變。
5.提問:實驗中如何做測量點?
回答:⑴ 同軸柱形電極沿半徑做測量點。
首先沿與實驗者垂直的兩個半徑做測量點,沿半徑由高電勢向低電勢(由中心電極向外電極)依次做四個測量點;再反方向沿另一個半徑線做四個測量點;其次沿水平方向的兩個半徑做測量點,最後再做左斜和右斜的四個半徑線,其布局如同一個「米」形。這樣做測量點的優點在於不會遺漏測量點,同時也可使同一條等勢線上的測量點均勻分布。做完所有等勢線上測量點後,還需沿外電極外沿做三個測量點,以確定電極的圓心。
⑵ 平行板電極沿等勢線做測量點,由高電勢向低電勢依次做出等勢線。
沿等勢線做測量點時,不可只局限於電極兩端之間的區域內,一定要向外延伸擴展。因為實驗中的平行板電極是有限長的,在電極兩端電場存在邊緣效應,所以,在測量中沿等勢線先在中間做四個測量點,其次在電極兩端各做一個測量點,然後向兩端外延約1厘米再各做一個測量點,最後,再沿兩個電極板的四個角各做一個測量點,確定電極的位置。
6.提問:如何繪制電場分布圖?
回答:⑴ 同軸柱形電極:
首先根據外電極外沿的三個測量點,用幾何作圖法確定圓心,由測出的半徑a、b,畫出完整的同軸柱形電極。由公式算出各等勢線的理論半徑值,按理論半徑值畫出等勢線。用同一種符號標出同一等勢線上的八個測量點,並註明等勢線的量值。再依據電場線與等勢線處處正交的特性,畫出電場線,標出其方向(由公式E=-dU/dr知,電場的方向是由高電勢指向低電勢)。
因為在靜電平衡狀態下,導體內部電場為零,電荷分布於導體表面。所以電場線始於中心電極的外表面,終止於外電極的內表面。
最後寫出圖名(同軸柱形電極電場分布圖)。
⑵ 平行板電極
根據確定電極位置的測量點畫出兩電極板,分別用光滑曲線連接同一電勢的八個測量點,畫出等勢線,用同一種符號將測量點標出,並註明等勢線量值。與同軸電極一樣,畫出電場線及其方向。在畫電場線時,要特別注意靠近極板兩端電場的邊緣效應。寫出圖名(平行板電極電場分布圖)。
7.提問:如何為什麼對柱形電極要用單對數坐標紙作圖?怎樣用單對數坐標紙作圖?
回答:由極間電勢的公式 知, 僅僅只是坐標r的函數,所以用單對數坐標紙可以表現出 與r的線性關系,且作圖比較便捷。
單對數坐標紙(又稱半對數坐標紙)在製作時已將某個軸向取好對數,從坐標紙上看刻度值,一個軸向是均勻分布,而另一個軸向則是對數分布。在做同軸柱形電極「 ~ 理論曲線」圖時,在坐標紙上以均勻分布刻度為縱軸取名 ,以對數分布刻度為橫軸取名r(cm),以點(lna,1)和點(lnb,0)為端點,畫出理論直線。然後,分別量出各等勢線上八個測量點的實際半徑記錄於數據表中,並算出各等勢線實際平均半徑值,在坐標紙上描出平均值點,觀察其是否落在理論直線上。
8.提問:能否模擬平行軸電線或帶有等量異號電荷的平行長直圓柱體的電場?為什麼?
回答:能。由電磁學理論可知電解質(或水液)中穩恆電流的電流場與電介質(或真空)中的靜電場具有相似性。在電流場的無源區域中,電流密度矢量和靜電場中的電場強度矢量所遵從的物理規律具有相同的數學形式,所以這兩種場具有相似性。在相似的場源分布和相似的邊界條件下,它們的解的表達式具有相同的數學模型。如果把連接電源的兩個電極放在不良導體如稀薄溶液(或水液)中,在溶液中將產生電流場。電流場中有許多電位彼此相等的點,測出這些電位相等的點,描繪成面就是等位面。這些面也是靜電場中的等位面。通常電場分布是在三維空間中,但在水液中進行模擬實驗時,測出的電場是在一個水平面內的分布。這樣等位面就變成了等位線,根據電力線與等位線正交的關系,即可畫出電力線。這些電力線上每一點切線方向就是該點電場強度的方向。這就可以用等位線和電力線形象地表示靜電場的分布了。
9. 提問:請給出模擬平面板與其中垂面上長直帶電圓柱體的電場的主要步驟?
回答:(1).按線路圖連接線路。
(2).用水準儀調平水槽架底座。在水槽內注入一定量的水,在水槽架上層壓好白紙,用於記錄測繪點;接通電源,電壓調至10V,其值由數字電壓表置「輸出」時讀出,探針置於水槽外。
(3).將探針與內電極緊密接觸,電壓顯示為10V,其值由數字電壓表置「檢測」時讀出。若電壓顯示為0V,則改變電源電壓輸出極性。
(4).讓探針在兩極間慢慢移動,依次測出電壓分別為7.5V、5.0V、2.5V的等勢線,每一個等勢線8個測量點。
(5).用探針沿帶電圓柱體電極外側取三個記錄點,用探針沿帶電平面板電極外側取四個記錄點,用於確定電極的圓心和電極的厚度。
(6). 在測量紙上用不同符號標注出各等勢線上的測量點和等勢線數值,畫出電極,繪出實驗等勢線和電場線。

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