Experimento 8 Experimento de dibujo de campo electrostático
Experimento 10: Mapeo de Campo Electrostático
2 de diciembre de 2008
1. Propósito y Requisitos
1. Simulación para el aprendizaje Método para medir y mapear la distribución de campos electrostáticos
2. Profundizar en la comprensión de los conceptos de intensidad del campo eléctrico y potencial eléctrico
2. Principios experimentales
1. Campo eléctrico del cable coaxial y distribución del potencial eléctrico
Las líneas equipotenciales de un cable coaxial son un conjunto de círculos concéntricos. El potencial eléctrico Ur a una distancia r del eje viene dado por la fórmula
<. p> ln(b/r)Ur=Ua ------------------determinado, y la expresión del radio equipotencial r se puede derivar en el mismo tiempo:
ln(b/a)
R=a^n×b^1-n En la fórmula, n=Ur/Ua, se puede ver que el potencial T
Cuanto mayor es Ur (más cerca de Ua), la equipotencial correspondiente es menor que el radio de la línea r.
2. Cómo describir el campo electrostático
dUr Ua 1
De Er=-------- = ------ - -*-------Se puede ver que la intensidad del campo E es numéricamente igual al gradiente de potencial eléctrico, y la dirección apunta a la dirección de la caída del potencial eléctrico. Considerando que E es un vector y u es. Un escalar, a partir de mediciones experimentales, medir el potencial eléctrico es mejor que medir la intensidad del campo. Es fácil de implementar, por lo que primero puede medir y dibujar las líneas equipotenciales y luego dibujar las líneas del campo eléctrico según el principio de ortogonalidad entre ellas. las líneas de campo eléctrico y las líneas equipotenciales. De esta manera, el campo eléctrico abstracto puede reflejarse vívidamente mediante la separación de las líneas equipotenciales y la densidad y dirección de las líneas del campo eléctrico.
Dr ln(b/a)r
3. Instrumentos experimentales
Topógrafo de campo electrostático (incluidos electrodos analógicos y fuente de alimentación), galvanómetro, cajas de resistencias, papel y alambres cuadrados milimétricos, etc.
4. Procesamiento de datos
Figura
Tabla 1
a=8.98㎜ b=48.44㎜
Entre ellos, p se mide a partir del diagrama de coordenadas,
T
raR=a^n×b^1-n n=u/u
Donde: n= u/u=R/R
Entonces n=700Ω/1000Ω=0.7 rar total 1
n=500Ω/1000Ω=0.5 2
n =300Ω /1000Ω=0.3
Entonces: 3
R=a^n×b^1-n T1
=8.98^0.7×48.44^0.3 =14.9 ΩR= a^n×b^1-n T2
=8.98^0.5×48.44^0.5=20.9ΩR= a^n×b^1-n T3
=8,98 ^0,3×48,44^0,7=29,2Ω Entonces:
E1=|R-R|/R×100%p1T1T1
=(17,7-14,9) /14,9×100% = 18,8%
E2=|R-R|/R×100% p2T2T2
=(24,6-20,9)/20,9×100%
=17,7%
E3=|R-R|/R×100% p3T3T3
=(37.1-29.2)/29.2×100% =27.1%
5. Análisis y Discusión
Este experimento utiliza simulación para medir la distribución de campos electrostáticos y representa diferentes líneas equipotenciales cambiando diferentes valores de potencial. Al dibujar el grupo de líneas equipotenciales del cable coaxial, se debe determinar el centro del círculo equipotencial. Cuanto mayor es el potencial, menor es el radio de la línea equipotencial correspondiente y la intensidad del campo eléctrico del cable coaxial es inversamente proporcional al radio. Cuanto más cerca del electrodo, más fuerte será el campo eléctrico y más densas serán las líneas del campo eléctrico. El radio de la línea equipotencial medida se resta del valor teórico para encontrar el error porcentual. El porcentaje de error de este experimento es pequeño y la precisión es alta.