模擬法描繪靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng)實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了計(jì)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(chǎng)數(shù)據(jù)處理相對(duì)誤差

用模擬法描繪靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，除根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線處處正交原理描繪電場(chǎng)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(yàn)證，或是進(jìn)行某種對(duì)比．在不同的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作一比較．

1　實(shí)驗(yàn)條件及數(shù)據(jù)獲得

實(shí)驗(yàn)采用JD-LE-I型靜電場(chǎng)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(duì)每一等勢(shì)線通過同步探針在紙上打點(diǎn)(一般不少于9個(gè))，點(diǎn)分布盡量均勻．然后從中選擇9個(gè)點(diǎn)．實(shí)驗(yàn)中取等勢(shì)線的電勢(shì)Ur依次為1.0V，2.0V，3.0V，4.0V，5.0V，6.0V．

2　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

計(jì)算出每條等勢(shì)線對(duì)應(yīng)的理論值電勢(shì)Ur理，再通過公式

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

表1　方法1計(jì)算出的相對(duì)誤差及標(biāo)準(zhǔn)差σE

表2　方法2計(jì)算出的相對(duì)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(duì)誤差方面看：方法2較方法1小2.99個(gè)百分點(diǎn)，相對(duì)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(jì)算相對(duì)誤差的結(jié)果中也可看出：方法2較方法1相對(duì)較好．

4　結(jié)論

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

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

3付芳芳，侯雙印,等.模擬法描繪靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)電液體的選擇與研究.物理通報(bào)，2013(2):63

4王應(yīng)德,等.模擬靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)電介質(zhì)的選擇.物理實(shí)驗(yàn)，2001(08):40～45

5歐陽紅,等.改進(jìn)“用模擬法測(cè)繪靜電場(chǎng)”實(shí)驗(yàn).大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2001(01):20～21

6郭文祥.靜電場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)明確的幾個(gè)問題.物理通報(bào)，1994(12)：4～5

7岳開華,等.用自來水做模擬靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn).楚雄師范學(xué)院學(xué)報(bào)，1989(03):16～17

2016-04-08)

*河北省教育廳教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào)：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．