大学物理模拟法测绘静电场中的实验报告数据处理：如何分析？

作者：竺宇诚时间：2023-07-23 13:14:02

导读：" 大学物理模拟法测绘静电场中的实验报告数据处理1.介绍静电场是物理学中一个重要的概念，研究静电场的分布和性质对于理解电荷之间相互作用的规律具有重要意义。大学物理实验中，通常通过模拟法来测绘静电场的分布情况。本实验报告将介绍如何使用模拟法来测绘静电场，并"

大学物理模拟法测绘静电场中的实验报告数据处理

1.介绍

　　静电场是物理学中一个重要的概念，研究静电场的分布和性质对于理解电荷之间相互作用的规律具有重要意义。

　　大学物理实验中，通常通过模拟法来测绘静电场的分布情况。

　　本实验报告将介绍如何使用模拟法来测绘静电场，并对实验数据进行处理和分析。

2.实验目的

-测绘静电场的分布情况

-分析静电场的性质和规律

3.实验步骤

　　-准备实验装置：将带电体放置在一个平面上，通过将小电荷引入实验区域来测量电场的分布情况。

　　-定义实验参数：确定实验区域的尺寸和电荷的大小。

　　-设置实验条件：确定实验区域的边界条件和电荷的初始位置。

　　-进行实验观测：测量不同位置处的电场强度和方向，并记录数据。

　　-处理实验数据：对实验数据进行处理和分析，得出静电场的分布情况和性质。

4.数据处理和分析

　　-绘制电场线图：根据测得的电场强度和方向数据，可以通过绘制电场线图来直观地展示静电场的分布情况。电场线越密集，表示电场强度越大。

　　-计算电场强度：通过测量不同位置处的电场强度，可以计算出静电场在空间中的分布情况。可以使用电场强度的矢量表示，或者计算某一点处的电场强度大小。

　　-分析电荷的性质：通过观察电场线的分布情况，可以分析电荷的性质，如正电荷和负电荷的分布情况、电荷的大小等。

　　-检验电场规律：根据静电场的性质和规律，可以对实验数据进行检验，验证静电场的规律性。

5.结论

　　通过模拟法测绘静电场的实验，我们可以得到静电场的分布情况和性质。通过对实验数据的处理和分析，我们可以得到如下结论：

　　-静电场的分布情况可以通过绘制电场线图来展示。

　　-静电场的强度可以通过测量电场强度来计算。

　　-静电场的性质可以通过观察电场线的分布情况来分析。

　　-实验数据与静电场的规律相符，验证了静电场的规律性。

　　通过这个实验，我们不仅可以直观地了解静电场的分布情况，还可以深入理解静电场的性质和规律。这对于我们进一步研究电荷之间相互作用的规律具有重要意义。

【实验8静电场描绘】静电场描绘实验

实验十：静电场测绘

2008年12月2日

一、目的与要求

1、学习用模拟法测绘静电场的分布

2、加深对电场强度和电势概念的理解

二、实验原理

1、同轴电缆电场和电势分布

同轴电缆的等势线是一簇同心圆，距离轴心r处的电势Ur由式

ln(b/r)

Ur=Ua------------------决定，同时可导出等势半径r的表达式：

ln(b/a)

R=a^n×b^1-n式中，n=Ur/Ua,则可知电势T

　　Ur越高（越芹闷接近Ua）,其相应的等势线半径r越小。

2、静电场的描绘方法

dUrUa1

　　由Er=--------=--------*-------可知，场强E在数值上等于电势梯度，方向指向电势降落的方向，考虑到E是矢量，u是标量，从实验测量来讲，测定电势比测定场强容易实现，所以可先测绘等势线，然后根据电场线与等势线正交原理，画出电场线。这样就可由等势线的间距及电场线的疏密和指向，将抽象的电场形象地反映出来。

Drln(b/a)r

三、实验仪器

　　静电场测绘仪（包括模拟电极和电源）、检流计、电阻箱、毫米方格纸及导线等。

四、数据处理

【图】

表1

a=8.98㎜b=48.44㎜

其中，p由坐标图测得，

raR=a^n×b^1-nn=u/u

其中：n=u/u=R/R

所以n=700Ω/1000Ω=0.7rar总1

n=500Ω/1000Ω=0.52

n=300Ω/1000Ω=0.3

所以：3

R=a^n×b^1-nT1

=8.98^0.7×48.44^0.3=14.9ΩR=a^n×b^1-nT2

=8.98^0.5×48.44^0.5=20.9ΩR=a^n×b^1-nT3

=8.98^0.3×48.44^0.7=29.2Ω所以:

E1=|R-R|/R×100%p1T1T1

=(17.7-14.9)/14.9×100%=18.8%

E2=|R-R|/R×100%p2T2T2

=(24.6-20.9)/20.9×100%

=17.7%

E3=|R-R|/R×100%p3T3T3

=(37.1-29.2)/29.2×100%=27.1%

五、分析与讨论

　　本次实验通过模拟法测绘静电场的分布，通过改变不同的电势值描绘出不同的等势线。

　　在描绘同轴电缆的等势线簇时，要确定好等势圆的圆心。

　　电势越高其相应的等势线半祥首竖径越小，同轴电缆的电场强度的大小与半径成反比。

　　越靠近电极，电场越强，电场线越密。

　　测量等势谨大线的半径与理论值相减，求出百分误差。

　　本次实验百分误差较小，准确度较高。

大学物理实验数据处理方法

　　摘要：实验结果的表示，首先取决于实验的物理模式，通过被测量之间的相互关系，考虑实验结果的表示方法。

　　常用到数据处理方法有作图法，列表法，平均值法，最小二乘法等。

　　在处理数据时可根据需要和方便选择任何一种方法表示实验的最后结果。

　　（1）实验结果的图形表示法。

　　把实验结果用函数图形表示出来，在实验工作中也有普遍的实用价值。

　　它有明显的直观性，能清楚的反映出实验过程中变量之间的变化进程和连续变化的趋势。

　　精确地描制图线，在具体数学关系式为未知的情况下还可进行图解，并可借助图形来选择经验公式的数学模型。

　　因此用图形来表示实验的结果是每个中学生必须掌握的。

　　实验结果的图形表示法。

　　，一般可分五步来进行。

　　①整理数据，即取合理的有效数字表示测得值，剔旁慎除可运陪敬疑数据，给出相应的测量误差。

　　②选择坐标纸，坐标纸的选择应为便于作图或更能方使地反映变量之间的相互关系为原则。

　　可根据需要和方便选择不同的坐标纸，原来为曲线关系的两个变量经过坐标变换利用对数坐标就要能变成直线关系。

　　常用的有直角坐标纸、单对数坐标纸和双对数坐标纸。

　　③坐标分度，在坐标纸选定以后，就要合理的确定图纸上每一小格的距离所代表的数值，但起码应注意下面两个原则：a.格值的大小应当与测量得值所表达的精确度相适应。

　　b.为便于制图和利用图形查找数据每个格值代表的有效数字尽量采用1、2、4、5避免使用3、6、7、9等数字。

　　④作散点图，根据确定的坐标分度值将数据作为点的坐标在坐标纸中标出，考虑到数据的分类及测量的数据组先后顺序等，应采用不同符号标出点的坐标。

　　常用的符号有：×○●△■等，规定标记的中心为数据的坐标。

　　⑤拟合曲线，拟合曲线是用图形表示实验结果的主要目的，也是培养学生作图方法和技巧的关键一环，拟合曲线时应注意以下几点：a.转折点尽量要少，更不能出现人为折曲。

　　b.曲线走向应尽量靠近各坐标点，而不是通过所有点。

　　c.除曲线通过的点以外，处于曲线两侧的点数应当相近。

　　。

　　（2）列表法：实验中将数据列成表格，可以简明地表示出有关物理量之间的关系，便于检查测量结果和运算是否合理，有助于发现和分析问题，而且列表法还是图象法的基础。

　　列表时应注意：①表格要直接地反映有关物理量之间的关系，一般把自变量写在前边，因变量紧接着写在后面，便于分析。

　　②表格要清楚地反映测量的次数，测得的物理量的名称及单位，计算的物理量的名称及单位。

　　物理量的单位可写在标题栏内，一般不在数值栏内重复出现。

　　③表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。

　　（3）平均值法：取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。

　　通常在同样的测量条件下，对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样，用多次测量的算术平均值作为测量结果，是真实值的最好近似。

　　（4）最小二乘法：最小二乘法的基本原理乱改?。

　　从整体上考虑近似函数同所给数据点(i=0,1,…,m)误差(i=0,1,…,m)?的大小，常用的方法有以下三种：一是误差(i=0,1,…,m)绝对值的最大值，即误差向量的∞-范数；二是误差绝对值的和，即误差向量r的1-范数；三是误差平方和的算术平方根，即误差向量r的2-范数；前两种方法简单、自然，但不便于微分运算，后一种方法相当于考虑2-范数的平方因此在曲线拟合中常采用误差平方和来度量误差(i=0，1，…，m)的整体大小。?

数据拟合的具体作法是：对给定数据(i=0,1,…，m)，在取定的函数类中,求,使误差(i=0,1,…,m)的平方和最小，即

　　从几何意义上讲，就是寻求与给定点(i=0,1,…,m)的距离平方和为最小的曲线?（图6-1）。函数称为拟合函数或最小二乘解，求拟合函数的方法称为曲线拟合的最小二乘法。

?在曲线拟合中，函数类可有不同的选取方法.