模拟法测绘静电场原理

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静电场模拟法测绘简介

静电场模拟法测绘，是静电场研究方法之一。两个物理量之间，只要具有相同的物理模型或相同的数学表达式，就可以用一个物理量去定量地或定性地模仿另一个物理量，这种方法称为模拟法。静电场模拟法测绘不是直接研究某一物理量或过程本身，而是利用与这个物理量或过程相似的模型来进行研究·本实验的特点是，仿造一个与静电场完全类似的模拟场，当用探针探测它时，它不受干扰，因而可以把对模拟场的实验结果，推广和应用于静电场

静电场模拟法测绘原理

为了形象地表示静电场，常采用电场线(曾称电力线)和等势面来描绘静电场，这就是模拟法测绘静电场。这是因为电场强度和电势是表征电场特性的两个基本物理量，电场线与等势面处处正交，因此有了等势面的图形就可以大致画出电场线的分布图，反之亦然。

由电磁学理论可知，无自由电荷分布的各向同性均匀电介质中的静电场的电势、与不含电源的各向同性均匀导体中稳恒电流场的电势，两者所遵从的物理规律具有相同的数学表达式。在相同的边界条件下，这两种场的电势分布相似，因此只要选择合适的模型，在一定条件下用稳恒电流场去模拟静电场是可行的。下面通过实例来分析

什么是静电场

静电场，指的是观察者与电荷相对静止时所观察到的电场。它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质，其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用。库仑定律描述了这个力。

根据静电场的高斯定理：

静电场的电场线起于正电荷或无穷远，

终止于负电荷或无穷远，故静电场是有源场。

从安培环路定理来说它是一个无旋场。

根据环量定理，静电场中环量恒等于零，表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷，电场力所做的功都为零，因此静电场是保守场。

根据库仑定律，两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，即F=（k·q1q2）/r2，其中q1、q2为两电荷的电荷量（不计正负性）、k为静电力常量，约为9。0e+09（牛顿·米2）/（库伦2；），r为两电荷中心点连线的距离。

模拟法测绘静电场实验步骤

一、测长直同轴圆柱面间的电场分布

1。用导线把电极架和电源连接起来。打开电源开关。

2。将功能开关倒向“校正”挡，把两个电极间的电压调节至12V。

3。将电源功能开关倒向“测量”挡。

4。在描图仪上层夹好记录纸。

5。确定一个等势圆的电压值，移动探针手柄，在导电微晶的8个不同的方位上找出这个等势圆的8个等势点，相应地在记录纸上扎出这8个点的位置，探测出一个等势圆。

6。再确定一个新的等势圆的电压值，重复以上步骤。

7。在两个电极之间找出5个等势圆，并且在记录纸上作出相应的记录

8。将以上结果记入表中。

9。在记录纸上以最小的等势圆的8个孔定出圆心，方法是作几组两孔连线的垂直平分线，找出其交点的最佳位置，此位置即为圆心。算出记录纸上每组测点到圆心的平均半径，用圆规画出这些等势圆。根据A电极的半径r1和B电极的内半径r2(r1和r2由实验室给出)画出电极剖面图，最后再用虚线画出8条对称的径向电场线，即完成了电场分布图。

10。在坐标纸上，按图示法规则，以/为纵铀，让/=1/6、2/6、3/6、4/6、5/6，以为横轴，作/-实验直线。

11。由(18－8)式，当r=r1时，/的值为1，当r=r2时，/的值为0，用线段联结坐标纸上（lnr1，1）与（lnr2，0）两点，这条线段表示/-lnr的理论直线，若理论直线与实验直线重合不好，应分析其原因。

二、测平行导线的电场分布

把同步探针移到平行导线的电极架上，画出平行导线的电场分布图即可，不要求计算。

相关仪器——静电场描绘仪

静电场描绘仪采用模拟法来描绘静电场，即用稳恒电流场模拟描绘静电场。实验通过测绘电极板的等位面，模拟求出不同电极板的静电场分布，然后根据等位线和电力线正交的关系描绘电力线。通过移动上下针同轴移动座，可以快速准确描绘静电场。静电场描绘仪由直流稳压电源、高阻抗输入直流数字电压表组成。

有机玻璃描绘装置

有机玻璃描绘装置由上层板、下层板、电极板和上下针同轴移动座组成：

(1)上层板

上层板为光滑水平有机玻璃板，左上角和右下角刻有对角刻线，反面装有6只磁钢，配有两只不锈钢压条，用于放置描绘用绘图纸。

(2)下层板

下层板为光滑水平有机玻璃板，上面安装有2只导向柱与滚轮和2只固定柱，用于放置4种不同形状电极板。

(3)电极板

实验仪提供同轴带电圆柱面电极板、两个点电荷电极板、条形电极与条形电极电极板、T型电极与T型电极电极板4种不同形状电极板。

(4)上下针同轴移动座

上下针同轴移动座由水平底座、弹性不锈钢针臂架、导电探针、同步画针（非接触）、导电橡胶头和探测电压插座组成。

2018-08-14 17:41:38 3729 http://www.yiqi.com/citiao/detail_1230.html 热门标签： 大地测绘_大地测量常用方法和相关学科地形图测绘_地形测量和地图绘制方法和过程步骤什么是房产测绘_房地产测绘方法流程和规范航拍测绘_航空摄影测量_无人机航测技术现状和趋势发展