实验十一 用电流场模拟静电场
在工程技术中,经常会遇到一些不易被测试条件不足的物理量,这时,往往采用模拟法来进行测量。如对飞行器的性能进行测试,利用运动的相对性原理,把飞行器固定在风洞内进行鼓风,根据模拟飞行器的飞行来测试其有关性能。
模拟法是科学研究的一种方法。它不直接研究物理现象或过程的本身,而用与这些现象或过程相似的模型和煦来进行研究。例如用振动台模拟地震对工程结构物强度的影响,用电流场模拟水坝渗流,用光测弹性法模拟工程构件内应力分布等。以上的模拟称为物理模拟,它们在模拟过程中保持物理现象或过程的本质不变,本实验介绍另一种模拟,称为数学模拟,它是指两个不同本质的物理现象或过程可以用类似的数学方程来描述的模拟。
模拟法本本质上是用一种易于实现,便于测量的物理状态或过程,来模拟不易实现、不便测量的状态或过程,只要这两种状态或过程有一一对应的两组物理量,并且它们所满足的数学形式基本相同。静电场传递一些带电体对另一些带电体的作用,它是物质存在的一种形式。一般说来,静电测量要比直流电测量复杂。尽管稳恒电流场与静电场是本质上不同的物理现象。但是在一定条件下导电介质中稳恒电流场与静电场的描述具有类似的数学方程,因而可以用稳恒电流场来模拟静电场。
在科学实验中,我们常常需要了解各种电极或带电体周围的静电场。但在多数情况下很难求出电场分布的解析,大都要采用实验的方法来确定静电场的分布。本实验仪就是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。
仿制所要研究的电极,用模拟实验方法研究静电场分布,在电子管、示波管、显像管和电子显微镜等电子束器件的设计和研究中具有实用意义。
一、 实验目的
1、 了解模拟法描绘静电场的理论依据。
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