模拟法描绘静电场实验中数据处理方法比较*

付芳芳 李庆明　侯双印

[中国地质大学(北京)长城学院地球科学与资源学院　河北 保定　071000] [中国地质大学(北京)长城学院工程技术学院　河北 保定　071000]



模拟法描绘静电场实验中数据处理方法比较*

付芳芳 李庆明侯双印

[中国地质大学(北京)长城学院地球科学与资源学院河北 保定071000] [中国地质大学(北京)长城学院工程技术学院河北 保定071000]

文章通过具体的实验数据，采用不同的实验数据处理方法进行了计算和比较，发现用文中的方法2更好些，并建议师生参考使用．

静电场数据处理相对误差

用模拟法描绘静电场实验中，除根据电场线与等势线处处正交原理描绘电场线分布外，往往还进行某种数据处理，或是用来作理论验证，或是进行某种对比．在不同的实验教材中，所做的要求不同．到底哪种方法更好，更适合教学需求，我们通过实验数据作一比较．

1　实验条件及数据获得

实验采用JD-LE-I型静电场描绘仪，使用圆柱形电极，电极中心圆柱体半径R1=5.00mm，电极外圆环内半径R2=50.00mm，极间电压为U=

10.0V，导电介质为自来水．

首先确定柱形电极的中心位置，对每一等势线通过同步探针在纸上打点(一般不少于9个)，点分布尽量均匀．然后从中选择9个点．实验中取等势线的电势Ur依次为1.0V，2.0V，3.0V，4.0V，5.0V，6.0V．

2　实验数据处理

计算出每条等势线对应的理论值电势Ur理，再通过公式

计算相对误差并进一步计算出E的标准差σE，结果见表1．

表1　方法1计算出的相对误差及标准差σE

表2　方法2计算出的相对误差及标准差σE

表3　方法1和方法2结果比较

3　几种方法比较

(2)从相对误差方面看：方法2较方法1小2.99个百分点，相对减小55.0% ．

(3)从标准差方面看：方法1为2.51%，第2种方法为0.35%，说明方法1所得数据较分散，精度较低；而方法2明显好得多．

(4)在第3种计算相对误差的结果中也可看出：方法2较方法1相对较好．

4　结论

1侯双印.大学物理实验.北京：高等教育出版社，2013.135～140

2魏四群.关于静电场模拟实验中导电介质形状的选择问题.河北师范大学学报，1989(01)：12～13

3付芳芳，侯双印,等.模拟法描绘静电场实验中导电液体的选择与研究.物理通报，2013(2):63

4王应德,等.模拟静电场实验中导电介质的选择.物理实验，2001(08):40～45

5欧阳红,等.改进“用模拟法测绘静电场”实验.大学物理实验,2001(01):20～21

6郭文祥.静电场模拟实验应当明确的几个问题.物理通报，1994(12)：4～5

7岳开华,等.用自来水做模拟静电场实验.楚雄师范学院学报，1989(03):16～17

2016-04-08)

*河北省教育厅教学改革研究与实践项目,项目编号：2015GJJG302通讯作者：侯双印(1956-)，男，教授，主要从事应用物理技术方面的教学与研究工作．