模擬法描繪靜電場實驗中數(shù)據(jù)處理方法比較*

付芳芳 李慶明　侯雙印

[中國地質(zhì)大學(xué)(北京)長城學(xué)院地球科學(xué)與資源學(xué)院　河北 保定　071000] [中國地質(zhì)大學(xué)(北京)長城學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院　河北 保定　071000]

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模擬法描繪靜電場實驗中數(shù)據(jù)處理方法比較*

付芳芳 李慶明侯雙印

[中國地質(zhì)大學(xué)(北京)長城學(xué)院地球科學(xué)與資源學(xué)院河北 保定071000] [中國地質(zhì)大學(xué)(北京)長城學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院河北 保定071000]

文章通過具體的實驗數(shù)據(jù)，采用不同的實驗數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了計算和比較，發(fā)現(xiàn)用文中的方法2更好些，并建議師生參考使用．

靜電場數(shù)據(jù)處理相對誤差

用模擬法描繪靜電場實驗中，除根據(jù)電場線與等勢線處處正交原理描繪電場線分布外，往往還進(jìn)行某種數(shù)據(jù)處理，或是用來作理論驗證，或是進(jìn)行某種對比．在不同的實驗教材中，所做的要求不同．到底哪種方法更好，更適合教學(xué)需求，我們通過實驗數(shù)據(jù)作一比較．

1　實驗條件及數(shù)據(jù)獲得

實驗采用JD-LE-I型靜電場描繪儀，使用圓柱形電極，電極中心圓柱體半徑R1=5.00mm，電極外圓環(huán)內(nèi)半徑R2=50.00mm，極間電壓為U=

10.0V，導(dǎo)電介質(zhì)為自來水．

首先確定柱形電極的中心位置，對每一等勢線通過同步探針在紙上打點(一般不少于9個)，點分布盡量均勻．然后從中選擇9個點．實驗中取等勢線的電勢Ur依次為1.0V，2.0V，3.0V，4.0V，5.0V，6.0V．

2　實驗數(shù)據(jù)處理

計算出每條等勢線對應(yīng)的理論值電勢Ur理，再通過公式

計算相對誤差并進(jìn)一步計算出E的標(biāo)準(zhǔn)差σE，結(jié)果見表1．

表1　方法1計算出的相對誤差及標(biāo)準(zhǔn)差σE

表2　方法2計算出的相對誤差及標(biāo)準(zhǔn)差σE

表3　方法1和方法2結(jié)果比較

3　幾種方法比較

(2)從相對誤差方面看：方法2較方法1小2.99個百分點，相對減小55.0% ．

(3)從標(biāo)準(zhǔn)差方面看：方法1為2.51%，第2種方法為0.35%，說明方法1所得數(shù)據(jù)較分散，精度較低；而方法2明顯好得多．

(4)在第3種計算相對誤差的結(jié)果中也可看出：方法2較方法1相對較好．

4　結(jié)論

1侯雙印.大學(xué)物理實驗.北京：高等教育出版社，2013.135～140

2魏四群.關(guān)于靜電場模擬實驗中導(dǎo)電介質(zhì)形狀的選擇問題.河北師范大學(xué)學(xué)報，1989(01)：12～13

3付芳芳，侯雙印,等.模擬法描繪靜電場實驗中導(dǎo)電液體的選擇與研究.物理通報，2013(2):63

4王應(yīng)德,等.模擬靜電場實驗中導(dǎo)電介質(zhì)的選擇.物理實驗，2001(08):40～45

5歐陽紅,等.改進(jìn)“用模擬法測繪靜電場”實驗.大學(xué)物理實驗,2001(01):20～21

6郭文祥.靜電場模擬實驗應(yīng)當(dāng)明確的幾個問題.物理通報，1994(12)：4～5

7岳開華,等.用自來水做模擬靜電場實驗.楚雄師范學(xué)院學(xué)報，1989(03):16～17

2016-04-08)

*河北省教育廳教學(xué)改革研究與實踐項目,項目編號：2015GJJG302通訊作者：侯雙印(1956-)，男，教授，主要從事應(yīng)用物理技術(shù)方面的教學(xué)與研究工作．