對(duì)恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)的等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)討論

楊斌

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1.了解靜電場(chǎng)模擬的依據(jù)；

2.學(xué)會(huì)用模擬法描繪靜電場(chǎng)；

3.測(cè)繪靜電場(chǎng)的等勢(shì)線、電場(chǎng)線；

4.用描跡法畫(huà)出等量異種電荷電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線。

【實(shí)驗(yàn)要求】

帶電體的周圍存在靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)的分布是由電荷的分布、帶電體的幾何形狀及周圍介質(zhì)所決定的。由于帶電體的形狀復(fù)雜，大多數(shù)情況求不出電場(chǎng)分布的解，因此只能靠數(shù)值解法求出或用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出電場(chǎng)分布。但是電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，而電勢(shì)是標(biāo)量，在測(cè)量

上要簡(jiǎn)便些，并且恒定電流場(chǎng)與靜電場(chǎng)兩個(gè)場(chǎng)的物理量所遵從的物理規(guī)律具有相同的數(shù)學(xué)式，所以我們就想到用直接測(cè)量電勢(shì)來(lái)模擬電場(chǎng)的分布。而直接用電壓表法去測(cè)量靜電場(chǎng)的電勢(shì)分布往往是困難的，因?yàn)殪o電場(chǎng)中沒(méi)有電流，磁電式電表不會(huì)偏轉(zhuǎn)；另外由于與儀器相接的探測(cè)頭本身總是導(dǎo)體或電介質(zhì)，若將其放入靜電場(chǎng)中，探測(cè)頭上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷。由于這些電荷又產(chǎn)生電場(chǎng)，與被測(cè)靜電場(chǎng)疊加起來(lái)，使被測(cè)電場(chǎng)產(chǎn)生顯著的變化。因而我們可以用恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)，通過(guò)測(cè)量恒定電流場(chǎng)的電勢(shì)分布來(lái)求得靜電場(chǎng)分布。因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)一般采用間接的測(cè)量方法（即模擬法）來(lái)解決。

【實(shí)驗(yàn)原理】

根據(jù)導(dǎo)電紙中恒定電流場(chǎng)與等量異種電荷的靜電場(chǎng)相似性，模擬等量異種電荷靜電場(chǎng)。將靈敏電流計(jì)兩探針?lè)旁谟须娏鲌?chǎng)的導(dǎo)電紙上不同位置時(shí)，電流表指針若不偏轉(zhuǎn)，表明場(chǎng)中這兩點(diǎn)電勢(shì)相等，確定電場(chǎng)中一系列等勢(shì)點(diǎn)，描繪出等量異種電荷等勢(shì)線的形狀。……