静电场描绘实验的误差分析及改进
关键词：静电场；误差；改进
Error analysis and Improvement of Electrostatic field experiment
Abstract: In the university physics experiment, the described electrostatic field by the experiment is an important content. And the very classic experiment one is to use the simulation method to describe and study the electrostatic field. First this paper analyzes the principle of the described electrostatic field by simulation method. Then the paper analyses the error of the experiment by the traditional method. And then the paper discusses the improvement of experimental method to improve the accuracy of the experiment of electrostatic field. At the same time, it provides a reference about the experiment of electrostatic field for the university.
Key Words: The electrostatic field; Error; Improvement
目 录
摘要 1
引言 1
1.静电场描述的实验原理 1
1.1静电场特点 1
1.2模拟法描绘静电场的可行性 2
2.传统的电场描述法 4
2.1水电解的影响 4
2.2水分子极化的影响 4
2.3水槽中充放电效应的影响 4
3.实验方法的改进及交流电频率的选择 5
3.1实验方法的改进 5
3.2交流电模拟时频率的选择 6
4.结束语 6
参考文献 7
致谢 8
静电场描绘实验的误差分析及改进引言
静电场描绘实验是大学物理实验中的重要内容，用模拟法对静电场进行描述和研究是其中的一项非常经典的实验。静电场是由电荷的分布所决定的，从理论上说，只要知道了电荷的分布，静电场的分布就可以确定。我们可以选择的确定静电场分布的方法主要有解析法、数值计算法和实验法。本文将针对模拟法对静电场的描绘实验进行研究和改进。
1. 静电场描述的实验原理
1.1 静电场特点
对静电场进行直接的描绘和研究主要有三种方法：解析法、数值计算法和实验法。但都不可取，原因如下：第一，随着人们研究静电利用、静电防范和静电现象等问题的深入，使得带电体及其周围的静电场分布更为复杂，运用理论计算（解析法和数值计算法）来描绘静电场越来越困难。第二，对静电场进行直接的探测也很困难。因为静电场中不存在电流，所以不仅磁电式仪表不会产生偏转，而且结构复杂、灵敏度较低的静电式仪表也不能使用；此外，当将由电介质或导体所制成的与仪器相接的探头放入静电场中时，感应电荷和束缚电荷会在探头表面产生，引发的电场会与原电场叠加，使原静电场发生显著变化，所以很难对静电场进行直接探测。
综上分析，静电场的描绘实验通常只能采用间接的方法（即模拟法）来测量。
1.2 模拟法描绘静电场的可行性
从本质上来说，模拟法是用一种易于实现且方便测量的物理状态或过程来模拟另一种不易实现且不便测量的物理状态或过程的方法。模拟法要求两种物理状态或过程有一一对应的两组物理量，而且这两组物理量要满足相同的物理规律[1, 2]。
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