1 实验一静电场电力线与等位线绘制一、实验目的1、掌握电场中电场线的测量方法；2、掌握电场中等位线的描绘方法。二、实验设备1. DZ-2型电场描绘仪器1 台2. 双层探针1 个3. 两点电荷水槽电极1 个4. 同轴柱面水槽电极 1块5. 聚焦电场水槽电极 1块三、实验原理在一些电子器件和设备中，有时需知道其中的电场分布，一般都通过实验的方法来确定。直接测量电场有很大的困难，所以实验时常采用一种物理实验的方法－模拟法，即仿造一个电场 ( 模拟场 ) 与原电场完全一样。当用探针去测模拟场时，也不受干扰，因此可间接地测出被模拟的电场中各点的电位，连接各等电位点作出等位线。根据电力线与等位线的垂直关系，描绘出电力线，即可形象地了解电场情况，加深电场强度、电位和电位差概念的理解。1． 两点电荷的电场分布由图 1.1 所示，两点电荷A、B 各带等量异号电荷，其上分别为+V 和-V，由于对称性，等电位面也是对称分布的，电场分布图见图1。图 1.1 两点电荷的电场分布+ _ 2 图 1.2 同轴柱面的电场分布做实验时，是以导电率很好的自来水，填充在水槽电极的两极之间。若在两电极上加一定的电压，可以测出自来水中两点电荷的电场分布。与长平行导线的电场分布相同。2． 同轴柱面的电场分布由图 1.2 所示，因环B的中心放一点电荷A，分别加 +V和 -V，由于对称性，等位面都是同心圆，电场分布的图形见图1.2 。如图 1.2 所示，设小圆的电位为Va 半径为 a，大圆的电位为Vb，半径为 b，则电场中距离轴心为r 处的电位 Vr 可表示为：raardrEVV（ 1）又根据高斯定理，则圆柱内r 点的场强E=K/r （当 a < r < b时）（ 2）式中 K 由圆柱的线电荷密度决定。将（ 2）式代入（ 1）式arKVdrrKVVaraarln（3）在 r=b 处应有：)/ln(abKVVab所以abVVKba/ln（ 4）如果取0VVa，0bV，将（ 4）式代入（ 3）式，得到：abrbVVr/ln/ln0（ 5）为了计算方便，上式也可写作：r V r+ _ _ _ B 3 abrbVVr/log/log0（ 6）3． 聚焦电极的电场分布示波管的聚焦电场是由第一聚焦电极A2 和第二加速电极A2 组成， A2 的电位比 A1 的电位高。电子经过此电场时，由于受到电场力的作用，使电子聚焦和加速。做模拟实验时， 将图 1.3 所示的两级电极固定在水槽内，并在两电极上加适当的电压，便能得到图1.3 所示的电场分布。图 1.3 聚焦电极的电场分布当电极接上交流电上，产生交流电场中的瞬时值是随时间变化的...
