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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*

    2016-10-25 02:31:42付芳芳李慶明侯雙印
    物理通報 2016年7期
    關(guān)鍵詞:等勢線模擬法中國地質(zhì)大學(xué)

    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.

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