电荷和电场分布实验报告

　 - 1 - 大学物理实验 实验报告

　实验名称：

　电荷与电场的分布

　实验目的：

　1. 探究同一区域存在多个电荷时电场的分布。

　2. 解释等势线并将其与电场线进行比较。

　3. 探究电场强度与空间位置的关系 4. 探究 2 个以上点电荷形成的电场分布。

　实验原理：

　静止的点电荷其电场线呈辐射状，多个点电荷会互相影响其电场分布，形成合电场。通过增加电荷、减少电荷、堆积电荷，可以观察其电场的分布。利用等势面工具绘制等势面，可以看到其余电场的垂直相交关系，也可以看到多个点电荷之间对等势面是怎样影响的。

　实验器材

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　实验步骤

　1.

　拖动正电荷或负电荷的图标到空白区域中，观察不同位置处电场线的分布。

　2. 拖动等势面工具，绘制等势面。截图并简要说明电势分布的特点。

　3. 利用传感器，观察不同位置处的电场强度与电荷距离之间的关系。

　4. 布置 2 个以上点电荷，探究电场的分布情况。

　实验数据及处理

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　 实验分析

　① 由图看出正点电荷的电场线是发散的；负点电荷的电场线是聚集的；电场线由正电荷指向负电荷。

　 - 3 - ② 由等势面工具绘制的等势图看出，等量异种点电荷在两点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低。

　③ 由传感器测量值看出，离点电荷越近，电场强度越大。

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　④ 由图看出任意两个等势面不会相交，因为如果相交那么那个交点的电势值为两个值这是不可能的。等势面跟电场线垂直，因为当一个力与物体的运动方向垂直时，力不做功，所以当电荷在等势面上移动时，电荷受到的电场力不做功，电荷的势能不变。如果电场线不与等势力面垂直，那么电荷的移动必然会受到电场力沿电荷运动方向的作用，电场力做功会影响电势能，电荷的势能必然变化，与等势面上势能处处相等矛盾。

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