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.     

用模拟法研究静电场——静电场的等势线，电力线的描绘

用模拟法研究静电场──静电场的等势线，电力线的描绘乔卫平，陈新雷（上海交通大学２０００３０）静电场描绘是国内外理工类院校普遍开设的物理实验．通常做法是用稳恒电流场的电压模拟静电场的电势分布，而对电力线和电极的电荷密度分布基本不作讨论，或仅在电磁学理论...     

关于稳恒电流场模拟静电场实验的问题

许多学校都开设用稳恒电流场模拟静电场的实验,一般是利用薄导电纸法。但是,在薄导电纸上所模拟的是什么样的静电场,却存在一些错误看法。例如,认为在薄导电纸上用点状电极做的模拟实验可以表示点电荷的静电场。用两个铜柱做正、负电极产生的电流场就代表正负点电荷的静电场等等。本文将指出上述看法的错误,着重阐明模拟静电场实验的原理和方法。     

浅谈“电流场模拟静电场”实验中的二场的比拟

本讨论了“用稳恒电流场模拟静电场”实验中的二场比拟的依据和条件。     

电极与导电纸之间接触压降的测量方法

在用稳恒电流场模拟静电场的实验中，人们通常忽略了电极与导电纸之间的接触压降。本文讨论了接触压降的存在，并给出了测量接触压降的方法。     

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…     

关于用稳恒电流场模拟静电场的对应条件问题

(一) 我们知道,静电场_e和稳恒电流场_i都遵循环路定理∮_L_e·d=0,∮_L_i·d=0它们都有势函数U,使得_e=-▽U,_i=-▽UU是我们熟知的电位。稳恒电流场和静电场就是通过它们的电位建立了对应关系。如果一个稳恒电流场的电位分布等于一个静电场的电位分布,则这个静电场就可以被那个稳恒电流场所模拟。所以,场的模拟问题的本质,就是电位模拟。 (二) 一般的静电场是三维的。但三维空间的电位不便测量。所以我们试图用二维的电流场来     

模拟法在物理实验中的应用

模拟法指的是以相似理论为基础，不直接研究自然现象或过程的本身，而用与这些自然现象或过程相似的模型来进行研究的一种方法．当前物理实验中的模拟基本上可分为以下二种类型：(1)物理模拟．物理模拟就是指两个不同本质的物理现象或过程，当可用同一个数学方程来描述，就可用其物理现象或过程来模拟另一物理现象或过程．例如，静电场的电位与电流场的电位具有相同的数学表达式，故常用稳恒电流场模拟静电场．(2)计算机模拟(数学模拟)．本质上是对某物理现象或过程建立数学模型，再借助计算机技术来模拟物理实验中所发生的物理过程的方法．     

同心方槽电场的实验模拟和数值求解

对同心槽内静电场用稳恒电场进行实验模拟，并以有限差分法进行数值计算，由计算结果绘制出横截面内电势随场点变化的立体和等势经平在图，将实验模拟和数值计算进行比较。     

静电场描绘仪的改进

利用稳恒电流场在导体中的分布可以模拟静电场的分布．传统的静电场描绘仪存在着一系列缺陷,针对传统静电场描绘仪的不足作了部分的改进．通过实验比较,改进后的描绘仪能很好地模拟静电场．     

静电场描绘的一种改进方法

本文介绍的是使用算术平均法作出等势线,描绘静电场。与课本中的方法进行比较,结果误差更小,更准确的描绘了静电场的分布。     

基于MATLAB的静电场模拟

在静电场中引入电位和电场强度后,通过等电位线图和场强分布图可以具体的描述静电场这种抽象的物质场。传统的静电场模拟实验直观地展现出了静电场的分布从而形象地描述了静电场,由于这种方法属于类比模拟,所以存在一定的缺陷(比如不直接,不能描述立体规律等等)。随着计算机技术的发展,利用计算机技术来模拟静电场等物质场逐渐成为趋势。通过借鉴大量资料简要地介绍了如何利用计算机模拟静电场,如何利用MATLAB软件模拟静电场的问题。     

电偶极子位于均匀介质球中时球外电场的研究

采用分离变量法求解了电偶极子位于均匀介质球中时复连通域的拉普拉斯方程和泊松方程,求出了球内外两种不同介质的电势分布和球面上的极化电荷分布;通过求解二阶非线性微分方程得到了球外的电场线函数;利用计算软件Math-ematica 5.0,作出了相应的相互正交的等势线簇图形和电场线簇图形,并且进行了必要的讨论.     

利用莫尔条纹模拟叠加静电场的等势线

莫尔条纹常用于工程技术上的精密测量.本文则从一个新的角度出发,对它的一种新的应用做了探讨.通过对叠合光栅的莫尔条纹和叠加静电场等势线的数学表达式分别进行总结,探寻并指出了二者的相似关系和内在联系.进而给出了一种针对给定静电场设计相应的光栅、并利用光栅产生的莫尔条纹模拟该场的普遍方法.文中相应地给出若干实例作为详细说明和...     

静电场描绘实验原理的简捷证明

静电场的描绘一般采用恒流电场模拟描绘,实验原理的证明和讲解是必要的,许多实验指导书上的证明过程不是过于繁琐就是不够清晰。提供了一种方法以供同行参考。     

大学物理实验中测量不确定度的分析研究

在大学物理实验中,测量不确定度是实验分析的一个重要内容.根据不确定度的分析过程,再结合具体的实验数据,分别对大学物理实验中弹性模量、液体表面张力系数和平凸透镜的曲率半径这3个具有代表性实验的不确定度进行了分析讨论.通过本文的分析,可以为大学物理实验教学和学生处理实验数据提供一个参考,同时能够锻炼学生处理实验数据的能力,也有助于培养学生的意志品质.     

基于调制场方法的密立根油滴实验

物理实验教学中常用测量方法的局限性,导致密立根油滴实验仅能满足定性或半定量分析的教学要求.通过在平衡电场上叠加一低频调制电场共同作用的实验技术改造,可以有效、准确地测量油滴荷电量和半径.根据调制电场中荷电油滴的动力学分析所获得的理论公式,阐明了调制场技术的实验操作及测量方法.由于该方法能有效地提高实验测量效率,因此有助于获得更多数据进行实验结果定量分析.     

《电磁学》中静电类问题的可视化仿真实验设计

《电磁学》中基本概念、基本规律理论性强、场图复杂.针对离散点电荷系在空间产生的场分布、静电场中导体的静电感应现象、静电场中电介质的极化现象等典型静电类电磁问题,利用Matlab中的偏微分方程工具箱(PDEtool)、数学物理方程进行可视化仿真实验设计.仿真结果中电场线、等势线的分布很好地体现出典型电磁现象及相关物理性质,有助于信息技术条件下的教学方法改革.     

Optimization of magnetic system parameters for the multipurpose isochronous cyclotron AIC-144

Optimization of the magnetic system parameters for multipurpose isochronous cyclotron aimed at improving the separation of the last two orbits and increasing the ion beam extraction efficiency is described. The optimization involves the adjustment of both the phase of the accelerated ion bunch center at the electrostatic deflector position radius and the first harmonic amplitude and phase of the working magnetic field at the radius of the ejection of the beam into the electrostatic deflector. The adjustment is performed by varying the current in the trim coils and two pairs of harmonic coils to correct the first harmonic of the resulting magnetic field. An inhomogeneous system of nonlinear algebraic equations is also considered. Given the first harmonic amplitude and phase of the working magnetic field and the radius, it allows the inverse problem of calculating currents in two pairs of harmonic coils to be solved. The results of physics experiments conducted at the AIC-144 multipurpose isochronous cyclotron in April 2011 are reported.