两臂式静电场测试笔

利用导电微晶静电场描绘仪模拟静电场分布时,先利用单臂测试探针找到等势点,然后通过数条纹格数的方法确定该等势点的位置,该方法导致实验效率低和测量精度低.为解决这个问题,根据圆规的工作原理,研制了两臂式静电场测试笔.该测试笔一臂为测量臂,另一臂为定位臂.试验时,利用测量臂测出等势点的位置,再利用两臂之间的距离确定等势点的位置,最后利用圆规式定位法确定该等势点在坐标纸上的位置.该测试笔不仅能极大地提高测量精度和实验效率,而且还具有适用范围广、试验成本低和制造成本低的优点.     

三点式静电场测试笔

针对GVZ-4型导电微晶静电场描绘仪测量精度差和实验效率低的弊端,研制了三点式静电场测试笔.该三点为测试点、动定位点和静定位点.在导电微晶上进行测量时,将动定位点和静定位点放于参考点,测试点测出电势点位置后,这三点构成一个稳定的三角形.在没有形变的情况下,将动、静定位点放于纸上相应的参考点,测试点的位置随之而定,该点就是等势点.利用三点式静电场测试笔进行测量,不仅能提高测量精度和实验效率,而且可以降低实验成本及制造成本低.     

基于智能手机的静电场描绘及模拟

鉴于疫情防控期间物理实验的居家学习难度,以静电场描绘实验为例,针对其打点量多造成的数据测算和处理量大、复杂且耗时等特点,提出了基于智能手机中的相机及Geogebra软件的数据处理方法,可利用手机完成实验后续的半径测量、等势线绘制、数据拟合及三维等势面的模拟等过程。相比于其他测算方法,基于智能手机的静电场描绘方法可行性及准确性高,操作简单且模拟的电场分布图像生动直观,有助于学生提高实验效率并加强对静电场分布的把握,对物理实验的线上教学具有一定的参考意义。     

可视化静电场分布实验装置设计开发

根据静电场和极化原理,利用高压直流电源、不同形状电极、电机以及arudino单片机等器材,设计并制作了一种可视化静电场分布的实验教学装置。实现了对现教学用模拟法测绘静电场装置所用不同形状电极产生静电场的直接观测,以同轴柱面电极为例,实验现象结果与Comsol模拟结果相符,并基于该实验装置开发了其虚拟仿真实验,有效辅助大学物理实验教学的开展。     

静电场描绘实验仿真研究

虚拟仿真已成为大学物理实验教学中的重要技术手段，为加强静电场理论实验效果的认知，基于MATLAB App Designer开发了静电场描绘实验仿真软件，通过有限差分法得到数值解，利用MATLAB编写用户界面，实现了“同轴电缆”“平行直线电极”“聚焦电极”“劈尖电极”和“平行板电极”共5个电场测量的描绘，具有调节输入电压、测量等势点、描绘等势线与电场线等多项功能，并可将实验测量结果、解析公式与仿真结果进行对比.静电场描绘实验仿真软件的开发，有助于形象地认识静电场和建立完整的电场分析思维体系。     

图像识别在静电场描绘实验中的应用

在静电场描绘实验中,由于实验得到的电势点较多,对实验数据评价较为不便,为此,设计了利用OpenCV的函数获取图中所有电势点的坐标,经过计算即可得到各等势圆半径的测量值,再计算出相对偏差,既可以给出图形的整体评分.     

用描迹法画出电场中平面上的等势线的实验方法

为了加深学生对静电场的定性认识,在全日制六年制不分科和全日制六年制分科性选修的重点中学物理教学大纲征求意见稿中,均列入了这个实验。其基本原理是:以良导体做电极,用它在均匀的平面导电物质中的电流场来模拟相同形状的带电导体在均匀介质中的静电场在某一特定平面内的分布状况。因为对静电场进行直接测量很困难,故采用易于测量的电流场模拟法。实验时,用伏特表或其他仪器探     

物理教学点滴

物理教学点滴徐忠民（合肥电力学校２３００５１）１静电场描绘实验步骤的改进在程川吉编写的《物理实验》中，关于静电场描绘实验的设计原理不涉及电场中任意两个相邻等势面间的电势差相等时，利用等势面的疏密程度也可表示电场强弱等内容，我们对该实验的步骤作了部分改...     

导电微晶静电场描绘仪的改进

分析了传统导电微晶静电场描绘仪存在的缺陷,通过对实验仪器进行改进,消除了由于探针装置及电路设计等问题引入测量的误差,实验结果表明,改进后描绘仪提高了模拟描绘静电场准确度,减少了实验系统误差。     

静电场模拟实验的教学研究

用稳恒电流场模拟静电场是理工科大学生的必修物理实验.在传统的物理实验教学中,一般使用等臂记录法获取实验数据,然后根据等势电压与等势圆半径的对数的线性关系,进而求出内圆柱电极半径和外环电极内半径.本文根据实验数据的特点,分别使用指数拟合法、二元线性回归法和A类不确定度法同时处理用稳恒电流场模拟静电场中得出的实验数据,给出稳恒电流场模拟静电场实验的误差分析.通过对比,对数据处理方法在实验教学中的应用进行了相关分析和研究.     

静电场描绘实验的研讨

引言 静电场描绘是国内外高等院校普遍开设的物理实验.由于直接描绘静电场存在很大困难,而稳恒电流场在导体中的分布规律--电流与电势差的分布规律和静电场中场强与电位差的分布规律可以用相同的数学关系式表达,所以通常是用稳恒电流场来模拟静电场.     

测量强光一号负载电压的电容分压器

以“强光一号”加速器为例,给出了一种可以对其阴阳极间负载电压进行直接测量的自积分式电容分压器。介绍了自积分式电容分压器的结构,并通过静电场模拟分析了该分压器结构并不会对阴阳极间隙电场造成明显影响,在此基础上利用方波电压源对其进行了响应实验从而获得其频率响应,并对电容分压器的分压比进行了在线标定,最终给出了利用该自积分式电容分压器测量短路状态时阴阳极间隙电压测量结果。     

测量强光一号负载电压的电容分压器

 以“强光一号”加速器为例,给出了一种可以对其阴阳极间负载电压进行直接测量的自积分式电容分压器。介绍了自积分式电容分压器的结构,并通过静电场模拟分析了该分压器结构并不会对阴阳极间隙电场造成明显影响,在此基础上利用方波电压源对其进行了响应实验从而获得其频率响应,并对电容分压器的分压比进行了在线标定,最终给出了利用该自积分式电容分压器测量短路状态时阴阳极间隙电压测量结果。     

MATLAB对静电场等势线的最小二乘描绘

用模拟法测绘静电场时,等势线是确定电场线的实验依据。利用MATLAB提供的工具,对测得的等势点进行曲线的最小二乘优化拟合并图形化,改善了传统手绘方法的人为不稳定因素,提高了实验的准确性。     

静电场描迹仪的改进

静电场的描绘是各大专院校普遍开设的物理实验．一般均采用QE—2型静电场描述仪．其原理是用稳恒电流场的电压模拟静电场的电势分布．其不足之处的改进常见各刊．但仍存在一定的缺陷．（l）靠逐渐逼近的方法寻找等位点，探针应在电极架的下层板上做平面运动、寻找速度慢．（2）实验时由于弹簧片的形变等原因，无法保证上下探针处于一条轴线上．给实验的结果带来较大的误差．针对以上两点，我们在实验时对＊E—2型静电场描述仪做了改进（整个装置如图所示），经多次使用效果很好．（l）将上下两层的电极架改为电极板和载纸板放在同一个平面…     

惠斯登电桥法研究静电场的描绘

电流场模拟静电场实验是《大学物理实验》中的一个重要内容。一般教材采取利用直流电压表测量探针和外电极之间电压的方法来描绘长同轴圆柱形电缆的等势线分布。本论文将采用惠斯登电桥法对其等势线分布进行测量,并且与电压表和数字万用表测量的结果及理论值进行比较。     

Kelvin滴水发电机起电速度探究及装置改进

Kelvin滴水起电机利用最普通的水滴感应起电,巧妙地引入正反馈从而使得装置因不断积累电荷而产生越来越高的电位差.但是,目前对起电的成因尚存在争议,实验装置简陋,没有统一的制作规范,同时缺乏对起电因素进行定量的探究.从而造成实验现象不稳定,实验效果参差不齐,使这个蕴含丰富物理实验思想的装置难以普及.本文采用控制变量的思想,对影响起电效果的每一部分进行定量的探究,找到最利于起电的结构和条件,验证了起电成因,并制作了改良后的滴水起电器.     

关于等电势线的学生分组实验

为了使学生加深对电场、电势等概念的理解,我们开设了等电势线的学生分组实验。我们用似稳场模拟静电场、用毫安计中的电流为零来找等势点的方法,研究平面上的电场的等电势线和电力线的分布情况。这个实验方法简单,对仪器要求不高,实验效果较好。兹介绍如下:     

基于PASCO物理实验平台的液体表面张力系数测量

现有的拉脱法测量液体表面张力系数的实验中存在人为选取液膜拉断点等影响测量结果的弊端.本文利用PASCO实验平台搭建了一套能够实现高频率拉力测量及采集的实验装置.利用该实验装置,首先系统地测量了金属环所受拉力,然后分析了金属环出水过程中界面张力、浮力的变化,再现了这一过程的物理图像.对测量得到的数据进行拟合,得到了水在空气中的表面张力系数值为0.0705 N/m,与表面张力系数标准值相差2.7%.     

亥姆霍兹线圈轴线磁场计算机测量实验研究

亥姆霍兹线圈产生的磁场具有广泛的物理应用。利用霍尔传感器件,研究制作了具有USB2．0数据通讯接口的高速磁场数据测量装置,编写了磁场数据采集处理程序,设计了中心距可调的亥姆霍兹线圈并用所研制的仪器进行了轴向磁场分布测量。结果表明：该实验装置测量精度高,实时性好,实验手段先进,可扩展为多个设计性物理实验。