大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)思考題和實(shí)驗(yàn)誤差答案部分

1、【預(yù)習(xí)思考題】【預(yù)習(xí)思考題】1用電流場模擬靜電場的理論依據(jù)是什么？模擬的條件是什么？用電流場模擬靜電場的理論依據(jù)是什么？模擬的條件是什么？用電流場模擬靜電場的理論依據(jù)是：對穩(wěn)恒場而言，微分方程及邊界條件唯一用電流場模擬靜電場的理論依據(jù)是：對穩(wěn)恒場而言，微分方程及邊界條件唯一地決定了場的結(jié)構(gòu)或分布，若兩種場滿足相同的微分方程及邊界條件，則它們地決定了場的結(jié)構(gòu)或分布，若兩種場滿足相同的微分方程及邊界條件，則它們的結(jié)構(gòu)也必然相同，靜電場與模擬

2、區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)恒電流場具有形式相同的微分方的結(jié)構(gòu)也必然相同，靜電場與模擬區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)恒電流場具有形式相同的微分方程，只要使他們滿足形式相同的邊界條件，則兩者必定有相同的場結(jié)構(gòu)。模擬程，只要使他們滿足形式相同的邊界條件，則兩者必定有相同的場結(jié)構(gòu)。模擬的條件是：穩(wěn)恒電流場中的電極形狀應(yīng)與被模擬的靜電場中的帶電體幾何形狀的條件是：穩(wěn)恒電流場中的電極形狀應(yīng)與被模擬的靜電場中的帶電體幾何形狀相同；穩(wěn)恒電流場中的導(dǎo)電介質(zhì)是不良導(dǎo)體且電導(dǎo)率分布均勻，并滿足

3、相同；穩(wěn)恒電流場中的導(dǎo)電介質(zhì)是不良導(dǎo)體且電導(dǎo)率分布均勻，并滿足σ極σσ介以保證電流場中的電極（良導(dǎo)體）的表面也近似是一個(gè)等勢面；模擬所介以保證電流場中的電極（良導(dǎo)體）的表面也近似是一個(gè)等勢面；模擬所用電極系統(tǒng)與被模擬電極系統(tǒng)的邊界條件相同。用電極系統(tǒng)與被模擬電極系統(tǒng)的邊界條件相同。2等勢線和電場線之間有何關(guān)系？等勢線和電場線之間有何關(guān)系？等勢線和電場線處處相互垂直。等勢線和電場線處處相互垂直。3在測繪電場時(shí)，導(dǎo)電微晶邊界處的電流是如何流

4、動的？此處的電場線和等勢在測繪電場時(shí)，導(dǎo)電微晶邊界處的電流是如何流動的？此處的電場線和等勢線與邊界有什么關(guān)系？它們對被測繪的電場有什么影響？線與邊界有什么關(guān)系？它們對被測繪的電場有什么影響？在測繪電場時(shí)，導(dǎo)電微晶邊界處的電流為在測繪電場時(shí)，導(dǎo)電微晶邊界處的電流為0。此處的電場線垂直于邊界，而等。此處的電場線垂直于邊界，而等勢線平行于邊界。這導(dǎo)致被測繪的電場在近邊界處受邊界形狀影響產(chǎn)生變形，勢線平行于邊界。這導(dǎo)致被測繪的電場在近邊界處受邊

5、界形狀影響產(chǎn)生變形，不能表現(xiàn)出電場在無限空間中的分布特性。不能表現(xiàn)出電場在無限空間中的分布特性?！痉治鲇懻擃}】【分析討論題】1如果電源電壓增大一倍，等勢線和電場線的形狀是否發(fā)生變化？電場強(qiáng)度和如果電源電壓增大一倍，等勢線和電場線的形狀是否發(fā)生變化？電場強(qiáng)度和電勢分布是否發(fā)生變化？為什么？電勢分布是否發(fā)生變化？為什么？如果電源電壓增大一倍，等勢線和電場線的形狀沒有發(fā)生變化，但電場強(qiáng)度增如果電源電壓增大一倍，等勢線和電場線的形狀沒有發(fā)生變化

6、，但電場強(qiáng)度增強(qiáng)，電勢的分布更為密集。因?yàn)檫吔鐥l件和導(dǎo)電介質(zhì)都沒有變化，所以電場的強(qiáng)，電勢的分布更為密集。因?yàn)檫吔鐥l件和導(dǎo)電介質(zhì)都沒有變化，所以電場的空間分布形狀就不會變化，等勢線和電場線的形狀也就不會發(fā)生變化，但兩電空間分布形狀就不會變化，等勢線和電場線的形狀也就不會發(fā)生變化，但兩電極間的電勢差增大，等勢線的分布就更為密集，相應(yīng)的電場強(qiáng)度就會增加。極間的電勢差增大，等勢線的分布就更為密集，相應(yīng)的電場強(qiáng)度就會增加。2在測繪長直同軸圓柱面

7、的電場時(shí)，什么因素會使等勢線偏離圓形？在測繪長直同軸圓柱面的電場時(shí)，什么因素會使等勢線偏離圓形？測繪長直同軸圓柱面的電場時(shí)測到的等勢線偏離圓形，可能的原因有：電極形測繪長直同軸圓柱面的電場時(shí)測到的等勢線偏離圓形，可能的原因有：電極形狀偏離圓形，導(dǎo)電介質(zhì)分布不均勻，測量時(shí)的偶然誤差等等。狀偏離圓形，導(dǎo)電介質(zhì)分布不均勻，測量時(shí)的偶然誤差等等。3從對長直同軸圓柱面的等勢線的定量分析看，測得的等勢線半徑和理論值相從對長直同軸圓柱面的等勢線的定量

8、分析看，測得的等勢線半徑和理論值相比是偏大還是偏??？有哪些可能的原因?qū)е逻@樣的結(jié)果？比是偏大還是偏??？有哪些可能的原因?qū)е逻@樣的結(jié)果？⑴偏大，可能原因有電極直徑測量偏大，外環(huán)電極表面有氧化層產(chǎn)生附加電阻⑴偏大，可能原因有電極直徑測量偏大，外環(huán)電極表面有氧化層產(chǎn)生附加電阻，電壓標(biāo)示器件顯示偏大等；⑵偏小，可能原因有電極直徑測量偏小，中心電，電壓標(biāo)示器件顯示偏大等；⑵偏小，可能原因有電極直徑測量偏小，中心電極表面有氧化層產(chǎn)生附加電阻，電壓標(biāo)

9、示器件顯示偏小等。極表面有氧化層產(chǎn)生附加電阻，電壓標(biāo)示器件顯示偏小等。３.分光計(jì)【預(yù)習(xí)思考題】分光計(jì)【預(yù)習(xí)思考題】1.1.分光計(jì)由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？分光計(jì)由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？答：分光計(jì)由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺和讀數(shù)裝置四部分組成。答：分光計(jì)由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺和讀數(shù)裝置四部分組成。（1）平行光管用來提供平行入射光。）平行光管用來提供平行入射光。1.1.敘述電流常數(shù)的物理意義。為什么使用靈敏電流計(jì)作

10、定量測量時(shí)需敘述電流常數(shù)的物理意義。為什么使用靈敏電流計(jì)作定量測量時(shí)需測定電流常數(shù)？測定電流常數(shù)？答：靈敏電流計(jì)的電流常數(shù)（分度值），是由靈敏電流計(jì)本身結(jié)構(gòu)決定的一個(gè)答：靈敏電流計(jì)的電流常數(shù)（分度值），是由靈敏電流計(jì)本身結(jié)構(gòu)決定的一個(gè)常數(shù)，表示常數(shù)，表示“光指針光指針”每偏轉(zhuǎn)單位長度（此處為一個(gè)最小分度）所需的電流，每偏轉(zhuǎn)單位長度（此處為一個(gè)最小分度）所需的電流，單位是單位是Adiv.Adiv.因?yàn)闇y定出電流常數(shù)才能知道最小分度代表多少

11、電流，這樣可以根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)因?yàn)闇y定出電流常數(shù)才能知道最小分度代表多少電流，這樣可以根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)確定電流值。的格數(shù)確定電流值。2.2.本實(shí)驗(yàn)采用兩次分壓電路（參見圖本實(shí)驗(yàn)采用兩次分壓電路（參見圖5.165.16）的目的是什么？）的目的是什么？答：由于靈敏電流計(jì)只能通過極小電流，因此，實(shí)驗(yàn)電路采用兩次分壓電路以答：由于靈敏電流計(jì)只能通過極小電流，因此，實(shí)驗(yàn)電路采用兩次分壓電路以獲得靈敏電流計(jì)允許的低電壓。獲得靈敏電流計(jì)允許的低電壓。3

12、.3.靈敏電流計(jì)與普通電流計(jì)的構(gòu)造有何不同？說明其靈敏度高的原因靈敏電流計(jì)與普通電流計(jì)的構(gòu)造有何不同？說明其靈敏度高的原因。答：電流常數(shù)的倒數(shù)稱為靈敏電流計(jì)的電流靈敏度答：電流常數(shù)的倒數(shù)稱為靈敏電流計(jì)的電流靈敏度為了提高靈敏電流計(jì)的靈敏度，靈敏電流計(jì)與普通電流計(jì)的構(gòu)造不同，其讀數(shù)為了提高靈敏電流計(jì)的靈敏度，靈敏電流計(jì)與普通電流計(jì)的構(gòu)造不同，其讀數(shù)系統(tǒng)采用多次反射光學(xué)系統(tǒng)（即在光路中增加反射鏡），這相當(dāng)于增大了式中系統(tǒng)采用多次反射光學(xué)系統(tǒng)

13、（即在光路中增加反射鏡），這相當(dāng)于增大了式中的值，而且結(jié)構(gòu)也不因此而龐大。值，而且結(jié)構(gòu)也不因此而龐大?！痉治鲇懻擃}】【分析討論題】1.1.推證推證“半偏法半偏法”測內(nèi)阻的原理。測內(nèi)阻的原理。答：參見圖答：參見圖5.165.16，當(dāng)，當(dāng)R2R2=0=0，“光指針光指針”偏轉(zhuǎn)格數(shù)為偏轉(zhuǎn)格數(shù)為d0d0即當(dāng)R2=R2′R2=R2′，“光指針光指針”偏轉(zhuǎn)格數(shù)為偏轉(zhuǎn)格數(shù)為d02d02（半偏），此時(shí)（半偏），此時(shí)所以，所以，，Rg=R2′Rg=R2′

14、2.2.說明力矩說明力矩M磁、磁、M彈、彈、M阻產(chǎn)生的原因以及它們對線圈的作用。阻產(chǎn)生的原因以及它們對線圈的作用。答：線圈的豎直兩邊所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向始終在線圈本身答：線圈的豎直兩邊所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向始終在線圈本身的平面內(nèi)，從而它們受到的安培力大小相等、方向始終與線圈平面垂直，這一的平面內(nèi)，從而它們受到的安培力大小相等、方向始終與線圈平面垂直，這一對力產(chǎn)生的磁力矩即為對力產(chǎn)生的磁力矩即為。線圈偏轉(zhuǎn)使得

15、懸絲發(fā)。線圈偏轉(zhuǎn)使得懸絲發(fā)生扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反方向的彈性恢復(fù)力矩生扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反方向的彈性恢復(fù)力矩。M磁和磁和M彈決定了線圈最后到達(dá)的平衡位置。線圈在轉(zhuǎn)動時(shí)，還要受到電磁阻尼力矩彈決定了線圈最后到達(dá)的平衡位置。線圈在轉(zhuǎn)動時(shí)，還要受到電磁阻尼力矩的作用，電磁阻尼力矩的大小決定線圈的運(yùn)動特性。作用，電磁阻尼力矩的大小決定線圈的運(yùn)動特性。3.3.阻尼開關(guān)的作用是什么？簡述其工作原理。阻尼開關(guān)的作用是什么？簡述其工作原理。答：阻尼開關(guān)的作用是使線圈處于

16、欠阻尼狀態(tài)下在答：阻尼開關(guān)的作用是使線圈處于欠阻尼狀態(tài)下在“0”“0”點(diǎn)附近振動時(shí)，當(dāng)點(diǎn)附近振動時(shí)，當(dāng)“光指針指針”經(jīng)過零點(diǎn)時(shí)按下此開關(guān)，光標(biāo)就會停在零點(diǎn)，這就大大方便了我們的調(diào)經(jīng)過零點(diǎn)時(shí)按下此開關(guān)，光標(biāo)就會停在零點(diǎn)，這就大大方便了我們的調(diào)節(jié)。節(jié)。其工作原理主要是利用過阻尼狀態(tài)，即當(dāng)其工作原理主要是利用過阻尼狀態(tài)，即當(dāng)R外較小（外較小（P較大）時(shí)，電磁阻尼力較大）時(shí)，電磁阻尼力矩M阻較大，此時(shí)線圈將緩慢地趨向平衡位置。阻較大，此時(shí)線圈將