大物实验报告范文大整合

1本报告仅供参考格式，数据、内容请勿抄袭！用模拟法测绘静电场实验示范报告【实验目的】1理解模拟实验法的适用条件。2对于给定的电极，能用模拟法求出其电场分布。3加深对电场强度和电势概念的理解【实验仪器】JDY 型双层静电场测试仪、JDY 型静电场描绘电源、模拟装置（同轴电缆和电子枪聚焦电极）。【实验原理】1、静电场的描述电场强度 E 是一个矢量。因此，在电场的计算或测试中往往是先研究电位的分布情况，因为电位是标量。我们可以先测得等位面，再根据电力线与等位面处处正交的特点，作出电力线，整个电场的分布就可以用几何图形清楚地表示出来了。有了电位 U 值的分布，由UE 便可求出 E 的大小和方向，整个电场就算确定了。2、模拟法实验上想利用磁电式电压表直接测定静电场的电位，是不可能的，因为任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转，而静电场是无电流的。再则任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻，若在静电场中引入电表，势必使电场发生严重畸变；同时，电表或其它探测器置于电场中，要引起静电感应，使原场源电荷的分布发生变化。人们在实践中发现，有些测量在实际情况下难于进行时，可以通过一定的方法，模拟实际情况而进行测量，这种方法称为“模拟法” 。由于静电场和稳恒电流场服从的规律的数学形式相同,如又满足相同的边界条件,则电场、电位分布完全相类似，所以可用电流场模拟静电场。这种模拟属于数学模拟。静电场(无电荷区) 稳恒电流场(无电流区)baldEU0SDrbaldEU0Sjr3、讨论同轴圆柱面的电场、电势分布（1）静电场根据理论计算，A、B 两电极间半径为 r 处的电场强度大小为E02A、B 两电极间任一半径为 r 的柱面的电势为 abrVAln2（2）稳恒电流场在电极 A、B 间用均匀的不良导体（如导电纸、稀硫酸铜溶液或自来水等）连接或填充时，接上电源（设输出电压为 VA）后，不良导体中就产生了从电极 A 均匀辐射状地流向电极 B 的电流。电流密度为 Ejv式中 E为不良导体内的电场强度， 为不良导体的电阻率。半径为 r 的圆柱面的电势为 abrVAln图 1、同轴圆柱面的电场分布 图 2、不良导体圆柱面电势分布结论：稳恒电流场与静电场的电势分布是相同的。由于稳恒电流场和静电场具有这种等效性，因此要测绘静电场的分布，只要测绘相应的稳恒电流场的分布就行了。实验内容与步骤1、 测量无限长同轴圆柱间的电势分布。（1）在测试仪上层板上放定一张坐标记录纸，下层板上放置水槽式无限长同轴圆柱面电场模拟电极。加自来水填充在电极间。（2）接好电路。调节探针，使下探针浸入自来水中，触及水槽底部，上探针与坐标纸有 1-2mm 的距离。（3）接通电源，K2 扳向“电压输出”位置。调节交流输出电压，使 AB 两电极间的电压大约为 12.00V 左右，确定后保持不变。（4）移动探针，在 A 电极附近找出电势为 10.00V 的点，用上探针在坐标纸上扎孔为记。同理再在 A 周围找出电势为 10.00V 的等势点 8 个，扎孔为记。（5）移动探针，在 A 电极周围找出电势分别为 8.00V，6.00V，4.00V，2.00V 的各 8个等势点（操作中也可以是 1.20V,3.02V 等且圆越大，应多找几点） ，方法如步骤（4） 。（6）以 10V 的 8 个等势点连成等势线（应是圆） ，并确定圆心的位置。然后根据坐标纸的数据坐标线，量出各条等势线的直径，并分别求出等势线的半径。 （坐标记录纸精度是1mm，不确定度是 0.5mm） 。（7）用游标卡尺分别测出电极 A 和 B 的直径 2a 和 2b 。（8）计算各相应坐标 r 处的电势的理论值 V 理 ，并与实验值比较，计算百分差。（9）根据等势线与电力线相互正交的特点，在等势线图上添置电力线，成为一张完整的两无限长带等量异号电荷同轴圆柱面的静电场分布图。3（10）以 lnr 为横坐标，V 实 为纵坐标，做 V 实 -lnr 曲线，并与 V 理 -lnr 曲线比较2、测量聚焦电极的电势分布（选做）分别测 10.00V、9.00V、8.00V、7.00V、6.00V 、5.00V 、4.00V、3.00V、2 .00V 等( 可以对称地选择其中 5 个)，一般先测 6 .00V 的等位点，因为这是电极的对称轴。步骤同上数据记录模拟电场分布测试数据 VA= 12.00±0.01V 2a=（1.608±0.002）×10 -2m 2b=（8.640±0.002）×10 -2ma=（0.804±0.001）×10 -2m b=（4.320±0.001）×10 -2mV 实 (V) 10.00±0.01 8.00±0.01 6.00±0.01 4.00±0.01 2.00±0.01r( )210m1.000±0.025 1.380±0.025 1.810±0.025 2.410±0.025 3.220±0.025Lnr 0.00 0.32 0.59 0.88 1.17V 理 (V) 10.44 8.13 6.19 4.15 2.10(%)理 理实 -4.3% -1.6% -3.1% -3.7% -4.8%处理：1、用圆规和曲线板绘出圆柱形同轴电缆电场等位线(注意电极的位置). 2、根据电力线垂直等位面,绘出电力线. 贴图 1：同轴圆柱体电势从外往里依次为2.00V 4.00V6.00V8.00V10.00V贴图 2：聚焦电极实线为电场线虚线为等势线43、在圆柱形电缆电场分布图上量出各等位线的半径,计算 V 并与理论值比较,求出其相对误差.（1） ；则 ；.0rcm1 21 1.0lnln()432. .4().8ArbVa0.%10%-4.34vE理实 理同理可得（2） 、 （3） 、 （4） 、 （5）结果，但要具体写出结果。注：本实验百分差小于 10%。0246810120 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4lnr电压值（V） 理 论 值实 际 值线 性 (理 论 值 )线 性 (实 际 值 )结果的定性和定量分析（1） 由图中可以看出实际测量值都在理论值的下方，说明实验的误差主要来自系统误差。随半径的增大, 减少,这是因为 减小,对结果的影响减少了,另一方面,外面电Vr流密度较小,探针的移动已很难被感知,测量值都很接近了。（2） 等势面由人工拟合，因此半径的计算较粗糙，估计至少 ，分析对第一0.2rcm组数据的影响。由：知，11ln()ArbVa 8.194ln()l25AVrr Vab.09%128VE说明在确定数据点时，一定要保证装置和操作的稳定性，另外数据尽量多，以减少实验值的波动性。5分光计的调整与三棱镜顶角的测量示范报告【实验目的】1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角【实验仪器】1、分光计：（型号：JJY- 型） ，最小刻度 1'；2、钠灯： （型号：GY-5） ；3、三棱镜棱角:60º±5（材料：重火石玻璃，nD = 1.6475 ） ；4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V)【实验原理】 （1）分光计调整总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。分要求：有三个如下： 1望远镜调焦到无穷远（接收平行光） 、其光轴与分光计中心轴垂直调整方法：对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+ ”字像、且无视差。分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿 “+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法” 进行调整。2载物台垂直仪器主轴调整方法：6将双面镜旋转 90°，同时旋转载物台 90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。3平行光管出射平行光；调整方法：从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距） ，从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。4平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直调整方法：望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转 90o 后又能与中心水平准线重合。在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝 90o，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直（2）三棱镜的顶角的测量1方法：反射法测量。2原理：如下图所示：7一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角 ，则可得到顶角 A 为A= 23方法：实验时，将待测棱镜放在分光计载物小平台上，使棱镜的折射棱正对平行光管，并接近载物台的中心位置，如图 4-26-2 所示。调节载物台面平面与分光计主轴垂直，旋紧 7、25，锁紧载物台和游标盘，缓慢转动望远镜，用望远镜寻找经过棱镜两反射面反射回来的狭缝像，使狭缝像与分划板中心竖线重合。记录下望远镜所处位置分别为和时的两刻度盘读数 、 和 、 ，则望远镜分别处于和左， 左 右 ， 右位置时光轴的夹角为：,4， 右 右左 左重复测量五次，按（4-26-1）式求出顶角 A，计算其测量不确定度。4读数时超过 0 点处理：转动望远镜时，如果越过了刻度 0 点，则应按下式计算望远镜转过的角度=360O ，2、实验步骤：（写出实验操作过程中的有效步骤）1将双面镜放在载物台上；三个螺钉高度分别为“h”2望远镜调焦到无穷远（接收平行光）3望远镜光轴与分光计中心轴垂直（自准法）4望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直3、注意事项：（主要） 。1不要用手摸三棱镜棱角、双面反射镜镜面2读数时每半小格在游标盘上分成 30 等份；超过 0°时要加 360°3计算时借位为 6084钠灯开启后直至结束（中途不要关闭）再关闭。四、数据记录与处理（计算结果有误，数据仅供格式参考）数据表格测量序号 1 2 3 4 5窗口示数左 右 左 右 左 右 左 右 左 右K=1 5312''532'08'42'830'42'816'570'236'望远镜位 置K=-1 29301''29530'1'287'10'28'103'297'1'120''1203'6'120'9'120'3'195'4'偏心误差修正' 5' 5' 6' '最佳值 A 类不确定度 B 类不确定度总不确定度 结果1208'09'02'09'1208'9最佳值 不确定度 结果 相对不确定度 百分差64'5'64'5.14%.使用公式反射光夹角角度测量公式： 或，左 左 左 右 右 右偏心误差的修正:12左 右9顶角计算： 2处理过程：1 计算反射光的夹角仪器精度: 01'仪 36+52'9301'2'，1左 左 左 '''，右 右 右 221 '''，1左 1左右 左 0''10'右左22221 B1''