静电场描绘实验报告优秀9篇（静电场描绘实验报告优秀9篇文章）

静电场描绘实验报告如何写？那么，下面是t7t8美文号整理的9篇《静电场描绘实验报告》，希望可以启发、帮助到大朋友、小朋友们。

实验原理 篇一

在一些科学研究和生产实践中，往往需要了解带电体周围静电场的分布情况。一般来说带电体的形状比较复杂，很难用理论方法进行计算。用实验手段直接研究或测绘静电场通常也很困难。因为仪表（或其探测头）放入静电场，总要使被测场原有分布状态发生畸变；除静电式仪表之外的一般磁电式仪表是不能用于静电场的直接测量，因为静电场中不会有电流流过，对这些仪表不起作用。所以，人们常用“模拟法”间接测绘静电场分布。

1、模拟的理论依据

模拟法在科学实验中有极广泛的应用，其本质上是用一种易于实现、便于测量的物理状态或过程的研究，以代替不易实现、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，我们可以仿造一个与静电场分布完全一样的电流场，用容易直接测量的电流场模拟静电场。

静电场与稳恒电流场本是两种不同场，但是它们两者之间在一定条件下具有相似的空间分布，即两场遵守的规律在形式上相似。它们都可以引入电位U，而且电场强度E=-△U/△l;它们都遵守高斯定理:对静电场，电场强度在无源区域内满足以下积分关系

∮E·ds = 0 ∮E·d l = 0

对于稳恒电流场，电流密度矢量J在无源区域内也满足类似的积分关系

∮J·ds = 0 ∮J·d l = 0

由此可见，E和J在各自区域中满足同样的数学规律。若稳恒电流空间均匀充满了电导率为σ的不良导体，不良导体内的电场强度E′与电流密度矢量J之间遵循欧姆定律

J=σE′

因而，E和E′在各自的区域中也满足同样的数学规律。在相同边界条件下，由电动力学的理论可以严格证明：像这样具有相同边界条件的相同方程，其解也相同。因此，我们可以用稳恒电流场来模拟静电场。也就是说静电场的电力线和等势线与稳恒电流场的电流密度矢量和等位线具有相似线的分布，所以测定出稳恒电流场的电位分布也就求得了与它相似的`静电场的电场分布。

2、模拟条件

模拟方法的使用有一定条件和范围，不能随意推广，否则将会得到荒谬的结论。用稳流电场模拟静电场的条件可归纳为几点：

（1）稳流场中电极形状应与被模拟的静电场的带电体几何形状相同。

（2）稳流场中的导电介质应是不良导体且电阻率分布均匀，并满足σ

才能保证电流场中的电极（良导体）的表面也近似是一个等位面。

（3）模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。

3、同轴圆柱形电缆的静电场

利用稳恒电流的电场和相应的静电场其空间形成一致性，则只要保证电极形状一定，电极电位不变，空间介质均匀，在任何一个考察点，均应有U稳恒=U静电，或E稳恒电极≥σ导电质=E静电。下面

图 1

以同轴圆柱形电缆的“静电场”和相应的模拟场—“稳恒电流场”来讨论这种等效性。如图10(a)所示，在真空中有一半径a的长圆柱导体A和一个内径b的长圆筒导体B，它们同轴放置，分别带等量异号电荷。由高斯定理可知，在垂直于轴线上的任何一个截面S内，有均匀分布辐射状电力线，这是一个与坐标Z无关的二维场。在二维场中电场强度E正平行于xy平面，其等位面为一簇同轴圆柱面。因此，只需研究任一垂直横截面上的电场分布即可。

距轴心O半径为r处（图1（b））的各点电场强度为

E 20r

式中λ为A（或B）的电荷线密度。其电位为

UrUaEdrUaarr1n (1) 20a

Ua 201na若rb时，Ub = 0则有

代入式(1)得 UrUa

距中心r 处场强为 Er1n(b/r) (2) 1n(b/a)UadUr1 (3) dr1n(b/a)r

其中A、B间不是真空，而是充满一种均匀的不良导体，且A和B分别与电流的正负极相连，见图2同轴电缆模拟电极间形成径向电流，建立一个稳恒电流场Er。可以证明不良导体中的电场强度Er与原真空中的静电场Er是相同的。

4、同轴圆柱形电级间的电流场

取厚为t的圆柱形同轴不良导体片来研究，材料的电阻率为ρ则半径r的圆周到半径为(r+dr)的圆周之间的不良导体薄块的电阻为

dRdr (4) 2tr

半径r到b之间的圆柱片电阻为

Rrbbdrb1n (5) r2tr2tr

由此可知半径a到b之间圆柱片的电阻为

(a)

图2 同轴电缆模拟电极 Rabb1n (6) 2ta

若设U0 = 0，则径向电流为

IUa2tUa (7) Rab1n(b/a)

1n(b/r) (8) 1n(b/a)距中心r处的电位为 UrIRrbUa

则稳恒电流场Er′为

UadUr1Er (9) dr1n(b/a)r

可见式(2)与式(8)具有相同形式，说明稳恒电流场与静电场的电位分布函数完全相同。即柱面之间的电位Ur与1nr均为直线关系。并且(Ur/Ua)相对电位仅是坐标的函数，与电场电位的绝对值无关。显而易见，稳恒电流的电场E′与静电场E的分布也是相同的。因为EdUrdUrE (10) drdr

实际上，并不是每种带电体的静电场及模拟场的电位分布函数都能计算出来，只有在σ分布均匀几种形状对称规则的特殊带电体的场分布才能用理论严格计算。上面只是通过一个特例，证明了用稳恒电流场模拟静电场的可行性。

5、电场的测绘方法

由(10)式可知，场强E在数值上等于电位梯度，方向指向电位降落的方向。考虑到E是矢量，U是标量，从实验测量来讲，测量电位比测定场强容易实现，所以可先测绘等位线，然后根据电力线与等位线正交原理，画出电力线。这样就可由等位线的间距，电力线的疏密和指向，将抽象的电场形象地反映出来。

静电场描绘仪（包括水槽、双层固定支架、同步探针等），如图3所示，支架采用双层式结构，上层放记录纸，下层放带电极水槽。并将电极引线接出到外接线柱上，电极间有电导率远小于电极且各向均匀的导电介质水。接通交流电源就可进行实验。在导电玻璃和记录纸上方各有一探针，通过金属探针臂把两探针固定在同一手柄座上，两探针始终保持在同一铅垂线上。移动手柄座时，可保证两探针的运动轨迹是一样的。由水槽上方的穿梭针找到待测点后，按一下记录纸上方的探针，在记录纸上留下一个对应的标记。移动同步探针在水槽中找出若干电位相同的点，由此即可描绘出等位线。

使用方法：

（1）接线

静电场测试仪信号源的输出接线柱与电极接线柱相连，将探针架放好，并使探

针下探头置于放有电极的水槽中，开启开关，指示灯亮，有数字显示。电压表示值图3 K为电场中某点对负极的电压值。

（2）测量

调节静电场测试仪电源前面板上电压调节旋钮，将开关K打在电源电压上，电表显示所加的电压值，单位为伏特，一般调到10V，便于运算。然后将开关打在测量，横移动探针架，数显示表示值随着运动而变化，从而测出每条等位线上的几个电压相等的点。

（3）记录

在描绘架上铺平坐标纸，用螺钉夹住，当电压表显示读数认为需要记录时，轻轻按下记录纸上的探针并在坐标纸上，记录电压，为实验清楚快捷，每等位线不少于8个点，然后用光滑曲线连接即可。

沙盘模拟实验报告 篇二

个人心得体会 沙盘模拟实验报告

（公司总裁CEO）

这个周末我们上了创业者沙盘模拟试验课，时间虽短，收获却很多。一开始我抱着很大的好奇心去上课，以为沙盘模拟试验就是在一盘沙子上做实验，等到了实验室才发现自己的想法太幼稚可笑了，原来沙盘模拟实验，是模拟一个公司的运营过程，我们每个人扮演一个角色，在角色扮演中让我们每个人对一个公司的运营有更深刻的认识。第一天下午是熟悉流程阶段，由于是第一次接触这个模拟实验，所以都不知道该如何开始。在老师的指导要求下，我们先看了规则说明，第一遍看过后依然是一头雾水，甚至对一些名词都没能理解。于是我们就又讨论者看了好几遍，查了一些名词的意思。在我们弄懂规则后，我们开始制定经营计划，经过一番讨论和研究，我们终于开始了运营公司。可是，有一种开始叫结束，我终于深刻的体会了这句话的含义。因为不熟悉操作过程，我们没有进行长期贷款就直接点开了当季结束，结果导致企业没有足够的资本投入生产，无法正常开始运营。这就像一个真正的企业，在创建前必须要找到足够的投资，来保证日后的正常运营。后来在老师的帮助下，我们又回到起点重新开始。这次是模拟试验，我们可以重新开始，可是如果真正让我们来运营公司，我想我们应该早就破产了。

通过一下午的模拟，我们每个人对沙盘模拟的规则和过程都有了了解。第二天我们就开始了真正的模拟经营。这次老师告诉我们要正式开始，并且要模拟六年的时间，还要分配角色。我很荣幸的在我们小组被分配到了CEO的角色。在扮演角色的过程中，我明白了企业运营最重要的一点，那就是决策对企业运营的重要性。任何一个决策都会关联到企业下一步的发展，因此不能随意做出，而应该考虑各方面的因素，比较各种选择的利弊。可以利用各种方法分析企业的优缺点、机会与挑战，从而确立下一步该做什么、怎么做。虽然是一个简单的模拟，但其中也真实地反映出企业的运营情况。模拟的时候都不能应对市场的突发状况，那在现实中更加多变的市场就更没法应对了。所以对于这次实验我格外珍惜，因为这次实验让我得到了锻炼机会，为以后真正工作打下了基础 小组总结

这个周末我们上了一个意义非凡的实验课---创业者沙盘模拟实验。通过这次实验课让我们五个人收获颇多。首先是实践出真知。无论我们的专业理论知识学得再好，终究也只是纸上谈兵。实验中，我们碰到了原材料采购计划出错，导致原材料不足，无法正常进行下一批生产的问题，而我们通过分析后决定进行紧急采购，保证了生产的继续进行。这些如果只是靠我们平时上理论课是根本学不到的。所以在实验过程中，不仅要求我们要有专业的基础知识，还要求我们有能力把理论知识运用到实验中，并且能够随机应变，面对突发状况，冷静的分析问题根源，并找出解决问题的方法。而也正是这次实验课让我们学习的理论知识掌握得更扎实。

其次是机会是留给有准备的人的。第一天下午，什么都不熟悉的我们，简单的制定了计划后就开始了经营，本来就不熟悉流程，又没有认真地事前计划，导致开始前忘了进行长期贷款，资金不足，生产线只建了一期，产品没有研发等一系列问题。最终，只经营了一年就破产了。第二天，我们吸取第一天的教训，在开始前进行了详细周密的长期计划，并且每一步都认真操作，最后第六年结束时取得了不错的收益。两次经营结果的鲜明对比让我们明白了，机会是不会自己降临到我们身上的，只有我们通过自己的努力去争取，才会取得成功。如果第二年我们没有长期计划去生产足够的成品，那么就算我们有再多的机会取得订单，最后也只能是看着机会溜走。

最后，团结合作是成功的关键因素。在这次实验中，我们五个人并不都是最优秀的，也都没有经验，但是，我们每做一个决策，都会进行充分的讨论分析，最后作出最有利于我们的决定。有时我们也会有争吵，但是我们的争吵并不是没有意义的，每次争吵我们都让我们对问题认识更深。或许一个优秀的团队中，每个成员并不是最优秀的，但是如果每个成员都能发挥自己的长处，与队员充分合作，就会取得一加一大于二的结果，从而让整个团队变得更优秀。

这次沙盘模拟实验结束了，我们第七组或许不是最优秀的，但是，我们组的每个成员都通过最大的努力为实验贡献了自己的一份力量。在实验过程中，我们学会了包容、团结、诚信、协作、共赢……这就是最好的结果

实验目的 篇三

1、学习用模拟法测绘静电场的原理和方法。

2、加深对电场强度和电位要领的理解。

3、用作图法处理数据。

思考题 篇四

（1）用模拟法测的电位分布是否与静电场的电位分布一样？

（2）如果实验时电源电压有效值不稳定，那么是否会改变电力线和等位线的分布？为什么？

（3）试从你测绘的等位线和电力线分布图，分析何处电场强度较强，何处电场强度较弱。

注意事项 篇五

（1）水槽由有机玻璃制成的，实验时要轻拿轻放，以免破碎。

（2）水层厚度要保持一致，即水槽要水平放置，以保证导电介质的均匀性，且水不要过多也不要过少，水面要到达探针但不要淹没电极。

（3）电极、探针要和导线接触良好。

（4）实验完毕后，要将电极从水槽中拿出来放在毛巾上，以免电极生锈。并将仪器摆放整齐。

实验内容 篇六

1、长直同轴圆柱面电极间的电位分布

（1）将电极水槽中加入适量的水，然后把它放在上层静电场描绘仪的下层；

（2）按图连接好电路，电压表及探针联合使用。

（3）把坐标纸放在静电场描绘仪的上层，并用四个螺钉夹好。

（4）调节静电场描绘仪的电源（大约10V）。

（5）移动探针座使探针在水中缓慢移动，用数字电压表测量电位差，找到等位点时按下坐标纸上的标记指针，做出标记。分别作出6V、5 V、4 V、3 V、2V的五条等位线，每条等位点不得少于8个。

（6）根据等位点描绘等位线，并标出每条等位线的电位。

（7）根据电力线和等位线垂直的提点，描绘被模拟空间中的电力线。

2、不规则电极间电位分布

（1）将水槽中的电极更换成两圆柱面型。

（2）重复内容一中的操作，分别作出8V、7 V、6V、5 V、4 V、3 V、2V的7条等位线。

数据记录与处理 篇七

1、同轴圆柱面型电极间电位分布

（1）根据等位点描绘被模拟空间中的等位线。

（2）根据电力线和等位线垂直的提点，画出被模拟空间中的电力线。 (3)测量每条电位线的半径计算对应的电位理论值，并与实验值比较计算相对误差，将数据填入以下表格。

表：Ua V a mm b mm

（1）根据等位点描绘被模拟空间中的等位线。

（2）根据电力线和等位线垂直的提点，画出被模拟空间中的电力线。 注意：将图线粘贴在实验报告上

实验仪器 篇八

静电场描绘仪、静电场描绘仪信号源、导线、数字电压表、电极、同步探针、坐标纸等。

静电场模拟实验报告 篇九

实验二

静电场的描绘

【目的与任务】

1、理解用模拟法描绘静电场的原理和方法；2、学会用模拟法描绘静电场的等势线和电场线； 3、定性说明同轴圆柱面和带电直导线电流场的特点及其应用。

【仪器与设备】

静电场描绘仪（西安教学仪器厂生产），万用电表，坐标纸等。

仪器简介：

1、交流电源

交流电源输出电压在 0～10V 之间连续可调，最大输出电流 l A。实验时将输出电压调节到实验要求之值。

2、静电场描绘仪

图 1 静电场描绘仪

静电场描绘仪如图 1 所示，支架采用双层式结构，下层放置水盘和电极，上层安放坐标纸。P 是测量探针，用于在水中测量各点的电势，P′是与 P 联动的记录探针，可将 P 在水中测得的各电势点通过按下指针 P′在坐标纸上打出印迹，同步地记录在坐标纸上。由于 P、P′是固定在同一探针架上的，所以两者绘出的图形完全相同。

3、模拟电极 可提供两点电荷（平行输电线），同轴柱面（同轴电缆），聚焦电极三种模拟电极。

【原理与方法】

1、直接测量静电场的困难带电体在周围空间产生的静电场，可用电场强度 E 或电势 U 的空间分布来描述。一般情况下，可从已知的电荷分布，用静电场方程求出其对应的电场分布，但对较复杂的电荷分布，如电子管、示波管、电子显微镜、加速器等电极系统，数学处理上十分困难，因而总是希望用实验方法直接测量。但是，直接测量静电场往往很困难。因为，首先静电场中无电流，不

能使用磁电式仪表，而只能使用较复杂的静电仪表和相应的测量方法；其次，探测装置必须是导体或电介质，一旦放入静电场中，将会产生感应电荷或极化电荷，使原电场发生改变，影响测量结果的准确性。若用相似的电流场来模拟静电场，则可从电流场得到对应的静电场的具体分布。

2、用稳恒电流场模拟静电场的可行性 如果两种物理现象在一定条件下满足同一形式的数学规律，则可将对其中某一种物理现象的研究来代替对另一种物理现象的研究，这种研究方法称为模拟法。模拟法本质上就是利用几何形状和物理规律在形式上相似的原理，把不便于直接测量的物理量在相似条件下间接地实现。

稳恒电流场与静电场是两种不同性质的场，但两者在一定条件下具有相似的空间分布，即两种场所各自遵守的规律在形式上相似，都可以引入电势 U，电场强度 E =－▽ U，都遵守高斯定律。

对于静电场，电场强度在无源区域内满足以下积分关系

  0 S d E ，   0 l d E  在各向同性的导电介质中，对于稳恒电流场，电流密度矢量()j E   在无源区域内也满足类似的积分关系

  0 S d j ，   0 l d j  由此可见 E 和 j 在各自区域中满足同样的数学规律。在相同边界条件下，具有相同的解析解。因此，我们可以用稳恒电流场来模拟静电场，通过测量恒定电流场的电势分布来求得模拟静电场的电势分布。这种利用几何形状和物理规律在形式上的相似，把不便于直接测量的量在相似条件下用模拟的方法加以间接实现。

3、静电场与稳恒电场的相似性（1）长同轴带电圆柱体间静电场分布 如图 2(a)所示，在真空中有一半径为 r a 的长圆柱体 A 和一内半径为 r b 的长圆筒形导体 B，它们同轴放置，分别带等量异号电荷。由高斯定理知，在垂直于轴线的任一截面 S，都有均匀分布的辐射状电场线，这是一个与坐标 z 无关的二维场。在二维场中，电场强度 E平行于 xy 平面，其等势面为一簇同轴圆柱面。因此只要研究 S 面上的电场分布即可。

图 2

同轴电缆及其静电场分布

由静电场中的高斯定理可知，距轴线的距离为 r

处（见图 2b）的各点电场强度为

02Er

（1）

式中  为柱面单位长度的电荷量，其电势为 0ln2arr a ararU U Edr Ur   

（2）

设 r = r b 时，U b =0，则有

02lnabaUrr

（3）

将（3）式代入（2）及（1）式，得 lnlnbr abarrU Urr

（4）

1lna rrbaU dUErdr rr   

（5）

（2）同轴圆柱面电极间的电场分布 若上述圆柱形导体 A 与圆筒形导体 B 之间充满了电导率为 σ 的不良导体，A、B 与电源电流正负极相连接（见图 3），A、B 间将形成径向电流，建立稳恒电流场 E r ′，可以证明不良导体中的电场强度 E r ′与原真空中的静电场 E r 是相等的。

取厚度为 t 的圆轴形同轴不良导体片为研究对象，设材料电阻率为 ρ（ρ =1/ σ），则任意半径 r 到 r +d r 的圆周间的电阻是 2 2dr dr drdRs rt t r       

（6）

则半径为 r 到 r b 之间的圆柱片的电阻为 ln2 2bbrbrrrr drRt r t r   

（7）

图 3

同轴电缆的模拟模型

总电阻为（半径 r a 到 r b 之间圆柱片的电阻）ln2a bbr rarRt r

（8）

设 U b =0，则两圆柱面间所加电压为 U a，径向电流为 2lna ba abr raU tUIrRr 

（9）

距轴线 r 处的电势为 lnlnbbr rr abarrU IR Urr 

（10）

则 rE  =1lna rbaU dUrdr rr  

（11）

由以上分析可见，U r 与 U r ′，E r 与 E r ′的分布函数完全相同。为什么这两种场的分布相同呢？我们可以从电荷产生场的观点加以分析。在导电介质中没有电流通过的，其中任一体积元（宏观小，微观大，其内仍包含大量原子）内正负电荷数量相等，没有净电荷，呈电中性。当有电流通过时，单位时间内流入和流出该体积元内的正或负电荷数量相等，净电荷仍为零，仍然呈电中性。因而，整个导电介质内有电流通过时也不存在净电荷。这就是说，真空中的静电场和有稳恒电流通过时导电介质中的场都是由电极上的电荷产生的。事实上，真空中电极上的电荷是不移动的，在有电流通过的导电介质中，电极上的电荷一边流失，一边由电源补充，在动态平衡下保持电荷的数量不变。所以这两种情况下电场分布是相同的。

4、静电场的测绘方法

由电磁学理论可知，场强 E 在数值上等于电势梯度，方向指向电势降落方向。考虑到 E是矢量，而电势 U 是标量，从实验测量来讲，测定电势比测定场强容易实现，所以可先测绘等势面（线），然后根据电场线与等势面（线）正交的原理，画出电场线，并且可由等势线的间距确定电场线的疏密和指向，将抽象的电场形象地反映出来。例如：

（1）无限长的带异号电荷同轴柱面的电场分布（例如同轴电缆）：

其静电场分布的特点是：①、对称性：电场的分布局限在两圆柱面之间的环形区域内，并具有轴对称性的特点；②、与 z 轴无关。

在圆环 B 中放一层自来水，在电极上加－U 和＋U，由于对称性，该电流场等势面都是同心圆，场中的等势线和电场线分布的图形见图 4。

图 4

图 5

（2）两根平行带等量异号电荷的的长直导线的电场分布：

两根导线 A、B 各带等量异号电荷，其上电势分别为＋U 和－U，其静电场分布的特点是：①、对称性，等电势面是以 OO ′面对称分布的，电场中等势面和电场线分布如图 5 所示；②、与 z 轴无关。

做实验时，是以导电率适合的自来水，填充在两极之间。若在两电极上加一定的电压，就可以测出自来水中两个电极之间电流场的等势线分布，从而画出电场线的分布。

【指导与要求】

一、实验步骤1、描绘同轴圆柱面的电流场分布：

（1）按图 6 连接好电路（2）在水槽中注入适量的自来水。

（3）移动探针，将 P 在水中测得的各电势相同点，通过按下指针 P′打出印迹，同步地记录在坐标纸上。测出电流场中各条等位线（如图 4 所示）。

例如：测出电势为 0V，2.00V，4.00V，6.00V 的等势线，每一电势对称地测 6~12 个 点，然后把各点连成等势线，再画出电场线，并标出场强的方向。

2、描绘带电直导线的电流场分布：

方法同上。要求：要按图 5 对称地测出 5 条等势线并画出电场线。

二、数据记录及处理

1、将描出的各图贴在实验报告上。

2、结论

（1）、根据实验结果，说明同轴柱面的 电流场分布特点：

①、各同心圆上的电势都。

②、电场线都是从

极指向

极，且与

垂直。

③、应用上述原理说明同轴电缆的作用。

（2）、说明带电直长导线电流场分布特点。

【思考与练习】

1、如果电源电压不稳定，对等势线的描绘有影响吗？将极间电压的极性交换一下，所作的等势线有变化吗？2、做电势测量时能用低内阻电压表吗？

图 6

读书破万卷下笔如有神，以上就是t7t8美文号为大家带来的9篇《静电场描绘实验报告》，希望对您的写作有所帮助。