
关于月亮的科技知识
月球(moon)俗称月亮,也称太阴。
月球就是最明显的天然卫星的例子。
在太阳系里,除水星和金星外,其他行星都有天然卫星。
月球的年龄大约也是46亿年,它与地球形影相随,关系密切。
月球也有壳、幔、核等分层结构。
最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。
月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。
月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。
月球直径约3476公里,是地球的3\\\/11。
体积只有地球的1\\\/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1\\\/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1\\\/6。
月球上面有阴暗的部分和明亮的区域。
早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海 ”。
著名的有云海、湿海、静海等。
而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。
位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。
最深的山是牛顿环形山,深达8788米。
除了环形山,月面上也有普通的山脉。
高山和深谷叠现,别有一番风光。
月球的正面永远向着地球。
另一方面,除了在月面边沿附近的区域因天秤动而间中可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见。
在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界。
月球背面的一大特色是它几乎没有月海这种较暗的月面特征。
而当探测器运行至月球背面时,它将无法与地球直接通讯。
月球约一个农历月绕地球运行一周,而每小时相对背景星空移动半度,即与月面的视直径相若。
与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近黄道面,而不是在地球的赤道面附近。
相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月;而新月与下一个新月(或两个相同月相之间)所需的时间称为一个朔望月。
朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。
因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,我们只能看见月球永远用同一面向著地球。
自月球形成早期,月球便一直受到一个力矩\\\/url]的影响引致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定。
亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。
同时地球的自转越来越慢,一天的长度每年变长15微秒。
月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。
月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并非严格。
由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。
这种现象称为天秤动。
又由于月球轨道倾斜于地球赤道,因此月球在星空中移动时,极区会作约7度的晃动,这种现象称为天秤动。
再者,由于月球距离地球只有60地球半径之遥,若观测者从月出观测至月落,观测点便有了一个地球直径的位移,可多见月面经度1度的地区。
这种现象称为天秤动。
严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米(即地球半径的2\\\/3处)。
由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。
从地球北极上空观看,地球和月球均以迎时针方向自转;而且月球也是以迎时针绕地运行;甚至地球也是以迎时针绕日公转的。
很多人不明白为甚么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。
其实,轨道倾角是相对于中心天体(即地球)而言的,而自转轴倾角则相对于卫星(即月球)本身的轨道面。
在这个定义习惯很适合一般情况(例如人造卫星的轨道)而且是数值相当固定的,但月球却非如此。
月球的轨道平面(白道面)与黄道面(地球的公转轨道平面)保持著5.145 396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。
因为地球并非完美球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断进动(即与黄道的交点在顺时针转动),每6793.5天(18.5966年)完成一周。
期间,白道面相对于地球赤道面(地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面)的夹角会由28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之间变化。
同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。
月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.002 56°的摆动,称为章动。
白道面与黄道面的两个交点称为月交点--其中升交点(北点)指月球通过该点往黄道面以北;降交点(南点)则指月球通过该点往黄道以南。
当新月刚好在月交点上时,便会发生日食;而当满月刚好在月交点上时,便会发生月食。
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如何在小学语文教学中的应用信息技术
随着现代教育技术的不断深入发展,信息技术在教育教学领域中得到了广泛的应用,尤其在促进语文学科教学中具有一定的优势。
信息技术与语文课程的有效整合,可以培养学生识字能力,激发学生学习的热情,培养写作能力,发展思维,拓展视野,进而提高了课堂的教学效果;教师利用现代化的手段使教学内容变得丰富多彩,教学形式生动活泼,可以增强学习兴趣,丰富学习方式,提高学习效率,发展了学生的智力,提高了学生各方面的素质,推动了学生的全面发展。
关键词:信息技术 语文教学 运用多媒体教学以其直观形象、生动新颖、图文并茂以及视听结合等明显的优势,打破了传统语文教学那种平淡、静态、单色调的课堂模式,取而代之的则是立体、动态、多色调的全新教学格局,因此,使用多媒体教学受到了越来越多教师的青睐。
信息技术为探索新的教学模式、方法、手段、提供了机会,同时给教育教学领域的改革,带来了前所未有的机遇。
由于小学学习内容的特殊性,学习环境的地域性,作为小学语文教师,更有责任探索新的教学方法和教学模式,运用信息技术辅助语文教学,可以创设一个优良的情景。
开阔学生视野,使抽象的难以理解的知识具体化、实物化,变成直观、生动活泼的视觉信息,并配上文字与声音,图、文、声、画并茂,全方位调动学生的视觉、听觉、触觉,使学生的认知渠道多元化;使课堂教学生动、形象、直观、感染力强,提高了学生学习的主动性,激发了学习的热情,提高了课堂教学效果。
对于小学语文教学的改革具有积极的推动作用。
因此,我们要充分发挥信息技术在小学语文教学中的重要作用,切实提高教育教学质量。
一、运用信息技术,培养识字能力在小学低年级语文教学中,识字教学是重要内容,因为识字是小学生逐步掌握书面语言,培养读写能力的前提条件。
现在使用的语文九年义务教育试验教材对识字教学提出了新的要求,小学阶段要学生认识常用汉字3000个左右。
众所周知,汉字本身较为形象,其中又有很多形近字、多音字,真是纷繁复杂。
而由于年龄的关系,低年级学生注意力比较差,对事物关注的时间更为短暂,特别是一年级的学生,一时无法适应小学的学习生活。
如采用传统的教学方法,整节课教学生字,往往是教师教起来感到枯燥,学生学起来觉得无味。
所以如何激发低年级学生的学习兴趣,提高低年级学生的识字能力,巩固识字教学的效果,是一个十分重要的研究课题。
1、运用多媒体,激发识字的兴趣。
多媒体赋予了语文教学丰富多彩的表现形式:艳丽的色彩,生动的画面,悦耳的音乐使学习内容图文并茂,栩栩如生,在儿童的认识与教学之间架起一坐桥梁,使他们能愉快的探索知识的奥秘。
“学之不如知之则也,知之者不如好知者也”,激发了兴趣,也就为学习开了一个好头。
例如在教学《小小的船》这一课,一开始,在屏幕上展示动态画面:一艘船,在海面上行驶,立刻把学生的注意力从课间与同学闲聊或玩耍中转移到课堂上来,使学生更快更好地进入到学习状态中。
接着引入课题后,马上展开课题画面:蓝蓝的夜空中,有着闪闪的星星,一小姑娘坐在弯弯的月亮上,犹如坐在小船上划着桨。
在画面切换的同时,配以背景音乐:童声朗读《小小的船》。
在这过程中,一方面精美的画面首先吸引了学生的注意力,使学生对这一画面产生好奇心,进而开始探测下面讲学习的内容;另一方面,美妙的童声朗诵课文,使学生注意到课文中的部分生字,如船、弯等,部分学生会主动开始跟着朗读,这就激发了学生学习这些生字的兴趣,使他们尽早地全身心投入到识字教学的过程中,在不知不觉中体验识字的乐趣。
2、运用多媒体,拓宽学生的识字空间 。
利用多媒体识字,能帮助学生尽早学会识字方法, 解决了识字教学中最基础、最难突破、最重要的部分——看图识字。
为了使学生掌握字的结构,制作课件时要充分显示汉字的构字规律,在教学中很好体现形声字的特征。
如教“”青、请、蜻、清、情、晴、睛”一组字时,第一幅画面先出示基本字“青(青草、青蛙)”,第二幅画面仍先出示“青”字,然后让学生结合屏幕上显示的小河流水的画面,让学生想一想,清水的“清”字在“青”的基础上加什么偏旁呢
学生会很快地答出加三点水旁,教师在“青”上用鼠标一点,一个活灵活现的三点水旁就飞了过来,与“青”字组成了“清”字。
操作时也可让学生自己来完成。
以同样的方法教“蜻、情、晴、睛”几个字。
为了能更好地体现形声字偏旁表义的特点,制作课件时可把偏旁部分做成红色。
一组教学完毕,大屏幕上再次出现这一组字的整体内容:清(清水)晴(晴天) 青(青草)蜻(蜻蜓)睛(眼睛) 情(心情)请(请坐) 然后让学生自己讨论、观察,这组字的相同和不同之处,以及怎样才能又快又好地记住这一组字。
学生通过观察比较,很快就能找出这组字的异同点,自己总结出记住的方法。
这样,学生就很容易的记住这些字,而且记得尤其深刻,在以后就不会混淆了。
学生逐渐地了解、理解了这一识字方法,对识字就会越来越感兴趣。
形声字的特点就这样一点一点地被学生认识和掌握,并逐渐学会运用这一规律自己去识字。
二、运用信息技术,提高课堂教学效率多媒体技术利用媒体的交互科学性、反馈性等特点,在教学过程中融图、文、声、像于一体,是具有智能化的双向教学活动过程。
电教媒体技术的应用同时也大大地简化了教师的操作,使得教师能集中精力于教学本身,从而也大大提高了课堂教学效果。
1、运用多媒体激发学生学习热情。
借助多媒体教学能有效地化抽象为具体,把难以理解的内容或者对理解课文起重要作用的内容,用媒体展现出来,调动学生视觉功能,通过直观形象、生动的感官刺激,让学生最大限度地发挥潜能,在有限的时间里,全方位感知更多的信息,激发学生学习热情。
如教学《只有一个地球》时,可运用电脑制作这样一段活动画面:①茫茫的宇宙群星璀璨。
(配上优雅的音乐) ②旋转着的地球出来了,慢慢缩小,最后成了宇宙中的一页扁舟。
(说明地球在宇宙中是渺小的) ③随着教师声情并茂的描述,出现晶莹透亮的球体。
④伴随着音乐出现了转动着的、蔚蓝色的地球。
(体现地球的漂亮壮观,可亲可爱)如此导入,一下子吸引了学生,使他们既感受了宇宙的宏大浩瀚,又体会到地球的漂亮壮观,激发了学生强烈的学习欲望,为成功的课堂教学奠定了基础。
2、运用多媒体有助于创设教学情境。
教学中采用多媒体并合理地运用,不仅有助于激发学生学习热情,发展学生想象能力,还能创设教学情境,有效地培养学生的审美情操。
如在教学古诗《泊船瓜洲》“春风又绿江南岸”一句时,为了使学生更好地领悟“绿”字的精妙,可通过录像展示江南春日美景,那一幅幅花红柳绿,草长莺飞的江南春色画面将学生带入特定的语言环境中,细细地品味了诗中的语言美,很快领悟到了“绿”字的神韵。
“绿”字既涵概了“满”、“入”、“过”的意思,又突出了东风催春势不可挡的盎然生气。
实践证实,在古诗教学中电教媒体发挥了它独特的优势,学生接受信息的过程由眼一耳一脑多种感官协同进行思维加工,加深了对词语的理解。
3、运用多媒体突出重点,突破难点。
在教学中,可以适时的利用多媒体,化抽象概括的语言文字为形象具体的可感的东西,使文字与客观事物间建立起联系,最大限度地调动学生的感官去感知。
如教学《开国大典》一文,这篇文章篇幅较长,由于当时的社会状况,学生没法体验到。
那么对于人民当家作主的欢乐心情更无法体验到。
在讲解这篇课文时,我采用了长文短讲的方法,抓住入场-大典-阅兵-游行这一发展顺序,突出重点段的学习,充分发挥多媒体的优势,在课堂中播放当时大典的盛况,用毛主席那浓重的乡音和大典的热烈气氛感染学生,使学生置身与开国大典的兴奋之中,从而缩短学生的历史距离。
使学生学的生动活泼,课文难点在不知不觉中巧妙地化解了。
4、运用多媒体提高写作能力。
写作教学,是语文教学中的难点和重点,作文使很多学生产生畏难情绪,如果训练不好,将影响学生语文成绩的提高。
古人云:“知之者不如好之者,好知者不如乐之者。
”有了爱好,产生了写作欲望,才能专心作文,从而提高作文教学效果。
在网络环境中,教师可以利用计算机,调动学生的视觉、听觉、触觉等各种感官齐上阵,让他们欣赏录像,欣赏范文,模拟修改,互相传阅等形式,让学生始终处于兴奋状态,留意力集中,不断将间接经验内化为直接经验和表象,丰富了写作素材,使“巧妇”常为“有米之炊”。
我们尝试将学生的优秀作文打印出来,通过多媒体展示出来,并配上音乐让全体学生欣赏。
这样,学生的积极性就自然地提高了。
5、运用多媒体可以发展思维。
培养学生的思维必须贯穿于语言练习之中。
但小学生的思维以感性熟悉为基础,没有外界媒体的刺激、启迪,他们思考问题时,经常出现思维障碍,有时还会出现思维不完整现象。
使用多媒体的刺激引导,会启开学生思维闸门,收到豁然开朗的效果。
可见,在语文课堂教学中,用计算机多媒体技术进行生动逼真的情境创设和虚拟现实,能引起学生的亲切感和新鲜感,从而激发了学生学习的兴趣。
通过提供想象与思维的空间,促使学生对问题作层层深入的思考,挖掘学生大脑潜在的能量,让学生通过多媒体技术增强了课堂教学的趣味性,使学生的学习变被动为主动,从而让学生保持轻松愉悦、旺盛的学习热情,进而提高了课堂的教学效果。
三、运用信息技术,拓展学生视野语文兼具工具性与人文性,学生的语文学习和实践活动,既是逐步掌握语文知识和技能、提高语言实际运用能力的过程,又是陶冶情操、拓展视野、开发思维能力和提高人文素养的过程。
而小学生生活阅历少、积累少,并受时间和空间的限制,语文教学如果只依靠教科书、参考书等资料,那么教学的容量是相当有限的,远远不能满足学生的学习需求。
《小学语文课程标准》提出把教科书这本“小书”与生活这本“大书”融为一体,在不同内容和方法的相互交叉、渗透和整合中开拓视野、发展创新。
因此,语文教学应从更广的层面上来培养学生的素养。
传统的语文教学中,内容的宽泛性要求与课堂教学时间的有限性是一对比较突出的矛盾。
而基于网络的信息技术具有丰富性与交互性的特点,学生通过网络检索和加工信息,能极大地拓展语文学习空间、时间和信息量,开阔视野,扩大知识面,提高语文能力,同时在信息素养方面也得到锻炼提高。
如教完《林冲棒打洪教头》之后,为了让学生的知识面不只停留在书本上,不只对林冲的“武艺高超,疾恶如仇”有所了解,还要对其他人物有所了解,课后布置学生收集大量有关《水浒传》中其他人物的故事,并举行了一场分组收集人物及故事的“擂台赛”。
同学们马上分工合作,有的在互联网上搜索图片,有的上图书馆查找资料,通过各种途径同学们把收集到的各种资料汇总。
这样学习小组的同学可以做到资源共享,可见信息技术给学生提供了生动、丰富、快捷的资源,这样既学到了课本上的知识,又在现有知识的基础上进行了延伸,学生也受到情感态度价值观的教育。
以上就是我结合小学语文教学的实践,对当前处于发展阶段的现代信息多媒体辅助教学的几点认识。
信息技术的运用,给语文教学带来了新的活力,新的契机。
在小学语文教学中,教师恰当巧妙地运用现代化信息技术手段,能使抽象的语言文字变得具体、生动、直观,使枯燥无味的知识变得形象、有趣,能更好地引导学生全身心地投入到教学活动中;还能有效地诱发学生的想像力,开拓思维,培养学生的形象及抽象思维;还能极大的丰富课堂教学内容,更有效地发挥学生的主观能动性,优化课堂教学。
由此可见现代信息技术在小学语文教学中作用巨大,应该加大运用力度
50米跑技巧和训练方法
、人为差错造成的主观因素和客观因素: 主观因素:粗心大意、理解能力、判断能力、记忆能力、急躁情绪、侥幸心理、虚荣心理、不良作风、安全意识、技术水平、操作能力、身体素质及心理素质等。
客观因素:无章可循、资料不全、资料错误、工具设备、器材供应、管理不善、培训不足、思想教育、习惯努力、工作交接、信息交流、工作环境、工作时间、疲劳作业、企业安全文化等等。
二、应对措施 1、 工作者是人而不是神,人就有犯错的可能,但不能使错误发展成为灾难性错误。
人为差错是可以减少的、避免和消除的,但是单靠一个人是不行的。
需要群体力量,依靠系统管理。
在优化人与人的关系中,要特别强调团队精神,建立员工之间相互联系和合作的关系。
人人齐心协力就能减少人为差错的发生,并将差错的影响减到最低程度。
强调飞行机组的协调配合,改变人的行为方式,减少飞行中人为因素所造成的失误。
批量令复诵。
标准喊话、交叉检查等等是行之有效的措施。
2、 要建立健全规章制度和标准操作程序,充分利用工作程序和检查工作等控制手段,防止人为差错的发生,并在实践中狠抓落实,使每一个员工有所遵循,在一个规范有序的安全环境下工作。
3、 强化人员培训,提高章法意识,提高操作技能,提高预测风险的能力,是防止人为差错的有效措施。
培训的重点是上岗资格(取得各种上岗证和执照)和“应知、应会”,围绕安全秤和经营活动而获取“上岗证书”和“实实在在的应知、应会”。
管理者要充分应用典型安全分析、典型安全教学,开展抗击人为差错风险的能力。
4、 在规章允许的范围内采取必要的防差错措施。
根据墨菲定理,凡是容易发生差错的地方就一定会出差错。
统计表明,在运行实践中确有一些程序、部位、场地、设备、管路、线路、操纵电门等是容易诱发人为差错的地方,在日常工作中可以采取以下措施:程序设计尽量避免交叉作业内容 生产流程尽量考虑执行时间的先后 标准喊话、复诵以及交叉检查等;工作中强调“自检、互检、专职检验”等控制手段;设备、管路、线路、电门、手柄、操纵按钮等有形物资的安装位置、存放位置应从空间上加以隔离,或从外开、着色、标识加以区分。
5、 对任何人为差错都应重视。
依据“海恩法则”事件差错事故征候,按宝塔形分布,事故往往是由许多差错累积形成。
千万不要忽略小的差错。
这会对以后的工作留下无穷的隐患。
有两种货币必须注意,一是发生了差错但未酿成后果或后果小而不以为然。
热衷于“摆平”、“搞定”。
而不认真吸取教训,这是十分有害的两种倾向。
当发生了重大事故再来重视,为时已晚,且其代价也实在太昂贵了。
6、 提倡无惩罚主动报告制度。
如果当事人报告所面临的是处罚时,就很难从当事人那里得到真实的情况,因而也就很难发现差错的苗头。
我们了解和调查的根本目的是防止类似事件的再次发生。
为此,必须学会掌握人的心理动态,善于识别人为差错的根源、苗头及表现形式提倡无惩罚报告制度,就是从人为差错苗头查找问题根源,查找人心灵深处的想法,从而采取针对措施,就能有效地防止人为差错。
急求大学物理实验报告 用模拟法测绘静电场 磁效应测量实验
用模拟法描绘静电场静电场是由电荷分布决定的。
给定区域内的电荷分布和介质分布及边界条件,可根据麦克斯韦议程组和边界条件来求得电场分布。
但大多数情况下求出解析解,因此,要靠数字解法求出或实验方法测出电场分布。
【实验目的】1.学会用模拟法描绘和研究静电场的分布状况。
2.掌握了解模拟法应用的条件和方法。
3.加深对电场强度及电势等基本概念的理解。
【实验仪器】导电液体式电场描绘仪,同轴电极,平行板电极,白纸(自备)【实验原理】直接测量静电场是很困难的,因为仪表(或其探测头)放入静电场中会使被测电场发生一定变化。
如果用静电式仪表测量,由于场中无电流流过,不起作用。
因此,在实验中采用恒定电流场来模拟静电场。
即通过测绘点定电流场的分布来测绘对应的静电场分布。
模拟法的要求是:仿造一个场(称为模拟场),使它的分布和静电场的分布完全一样,当用探针去探测曲势分布时,不会使电场分布发生畸变,这样就可以间接测出静电场。
用模拟法测量静电场的方法之一是用电流场代替静电场。
由电磁学理论可知电解质(或水液)中稳恒电流的电流场与电介质(或真空)中的静电场具有相似性。
在电流场的无源区域中,电流密度矢量和静电场中的电场强度矢量所遵从的物理规律具有相同的数学形式,所以这两种场具有相似性。
在相似的场源分布和相似的边界条件下,它们的解的表达式具有相同的数学模型。
如果把连接电源的两个电极放在不良导体如稀薄溶液(或水液)中,在溶液中将产生电流场。
电流场中有许多电位彼此相等的点,测出这些电位相等的点,描绘成面就是等位面。
这些面也是静电场中的等位面。
通常电场分布是在三维空间中,但在水液中进行模拟实验时,测出的电场是在一个水平面内的分布。
这样等位面就变成了等位线,根据电力线与等位线正交的关系,即可画出电力线。
这些电力线上每一点切线方向就是该点电场强度的方向。
这就可以用等位线和电力线形象地表示静电场的分布了。
检测电流中各等位点时,不影响电流线的分布,测量支路不能从电流场中取出电流,因此,必须使用高内阻电压就能消除这种影响。
当电极接上交流电压时,产生交流电场的瞬时值是随时间变化的,但交流电压的有效值与直流电压是等效的(见附录),所以在交流电场中用交流电压表测量有效值的等位线与直流电场中测量同值的等位线,其效果和位置完全相同。
模拟法的应用条件是“模拟场“的基本规律或所满足的数学议程要与被模拟的场完全一样,这种模拟为数学模拟。
恒定电流场和静电场满足相似的偏微分方程,只要带电体(即电极)的形状和大小,它们之间的相对位置以及边界条件一样。
那么这两个场的分布就是一样的。
根据静电场与恒定电流场的对应关系,上述静电场可以用下面的恒定电流场来模拟:两长直同轴圆柱形导体,内圆柱半径为a,外圆筒内半径为b,其间充以电容率为 的均匀电介质,内外圆柱保持电势差V0=VA—VB。
只要我们测出模拟恒定电流场的分布,则可得出被模拟静电场的分布。
不用形状的电极,可以模拟不同形状的静电场,如平行板电极,可以模拟平行板电容器中的静电场。
图a 图b如图a所示为一个同轴圆柱电极,内电极半径为a,外电极半径为b,内电极电势Va,外电极电势Vb=0,在两极间距轴心r处的电势为: ,由高斯定理知半径为r的圆柱面上的电场是: 式中λ是圆柱面单位长度上的电量,ε是两极间介电常数,由两式可得 当r=b时, ,则 ,代入上式有:此式即为同轴圆柱电极间静电场中的电势分布公式。
若在同轴圆柱电极间充填均匀不良导体,在该电极间将形成稳定的电流场。
同上道理,也可推导出稳定电流场中的电势分布公式为比较两个公式不难看出,它们都满足高斯定理的拉普拉斯方程,其电势分布是相同的。
而稳定电流场不会因为探针的引入导致电场畸变,所以完全可用电极尺寸相同,边界条件一样的稳定电流场来模拟静电场进行探测,从而间接描绘出静电场的分布状况。
【实验内容及步骤】1.按线路图连接线路(图b为同轴圆柱电极)。
2.用水准仪调平水槽架底座。
在水槽内注入一定量的水,在水槽架上层压好白纸,用于记录测绘点;接通电源,电压调至10V,其值由数字电压表置“输出”时读出,探针置于水槽外。
3.将探针与内电极紧密接触,电压显示为10V,其值由数字电压表置“检测”时读出。
若电压显示为0V,则改变电源电压输出极性。
4.让探针在两极间慢慢移动,依次测出电压分别为7.0V、5.0V、3.0V、1.0V的等势线,每一个等势线8个测量点。
5.用探针沿外电极内、外侧分别取三个和一个记录点,用于确定电极的圆心和外电极的厚度;记录内电极直径和外电极内直径。
6.用平行板电极换下同轴圆柱电极重复(2、3)两个步骤,分别沿7.5V、5.0V、2.5V三个等势线各记录8个测量点(均匀分布),并做出确定电极位置的测量点。
7.在平行板电极测量纸上用不同符号标注出各等势线上的测量点和等势线数值,画出电极,绘出实验等势线和电场线。
8.在同轴圆柱电极记录纸上,用几何方法确定圆心,画出内、外电极,用不同符号标注出各等势线上的测量点和等势线数值,绘出理论等势线(根据公式计算)和电场线。
9.量出同轴圆柱电极记录纸上等势线各测量点到圆心的距离,求出平均值。
在半对数坐标纸上绘出Vr\\\/Va~lnr理论曲线,标出对应的实验测量点 ,画出实验曲线。
【实验教学指导要点】1.模拟场除满足与被侧场有相似地数学方程和边界条件外,还要求水槽底座一定要水平,溶液导电率远小于电极且处处均匀,电源必须是一定频率的交流电,以防止电介质的极化。
2.水槽中装入的水不可漫过电极上表面。
3.导线的连接一定要牢固,避免因接触电阻而导致输出电压达不到要求。
4.描绘电场线应始于高电势电极的外表面,终止于低电势电极的内表面,且处处与等势线垂直。
电场线的密度反映了电场强度的大小。
5.上层记录纸上打点时,不要用力过猛,轻轻按即可,以免移动电极,带来误差。
6.做实验时,要确定圆心;要确定电极位置;除此之外,还要描出两极板之间的区域外向外延伸的边缘效应。
7.作图时,不仅要画出等势线,还应画出电场线(起于正电荷,止于负电荷)。
ab同轴圆柱电极电场分布平行板电极电场分布 10.0V 7.5V 5.0V 2.5V 0.0V 8.在半对数坐标纸上作图时,要把理论直线和实验直线同时作出。
Vr \\\/Va~ln r曲线Vr \\\/Va 1.00.80.60.40.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1 2 3 4 5 6 7 89 r (cm)此图用半对数坐标纸进行绘制,纵向为均匀分布,横向为对数分布。
图中理论曲线为过(ln a, 1)和(ln b, 0),线上四点为实际测量点。
9.在电极间加上直流电压时所形成的电场是不随时间变化的,是稳定的。
如果在电极间加交流电压,电场将随时间而变,场面稳定。
但考虑到直电极间加上不同值的直流电压时,场中相对的电势值一定的等势线或面的几何形状和位置都不变。
既接交流电压时,可看作在电极上块速变换不同值的直流电压(包括极性)。
因此,在交流电场中测定的相对电势线和直流电场中测定的同值相对电势等势线,其开头和位置都完全相同。
但必须指出这里的完全相同是有条件的。
我们所选的交流电的频率不能高,否则会出现电极间点电势不是目前增减的效应。
我们选用的是50HZ的交流电,场中的电极和不良条件互相杨成电容的影响可以忽略不计。
完全符合条件。
【实验随即提问】1.提问:本实验对静电场的测绘采用的是什么方法
为什么要用此方法
回答:采用的是模拟法测绘静电场。
因为直接测量静电场的分布,需用探针对空间各点逐点进行测量。
当把探针放入静电场后,由于静电感应,探针上会产生感应电荷,则会改变原电极的电荷分布,从而引起原电场的畸变。
显然直接测量不可行,所以采用模拟法来进行测绘。
2.提问:模拟法分为哪两种模拟,其应用的条件是什么
本实验采用的是哪一种模拟
回答:模拟法分为物理模拟和数学模拟。
物理模拟的应用条件为物理相似和几何相似,即模型和原型都遵从同样的物理规律;模型的几何尺寸与原型的几何尺寸成比例的放大或缩小。
数学模拟应用的条件为模型与原型在物理实质上可以完全不同,但它们都遵从相同的数学规律,即满足相似的数学方程,还要带电体(即电极)的形状和大小,它们之间的相对位置以及边界条件一样。
用恒定电流场模拟静电场采用的是数学模拟。
3.提问:为什么不良导体内的电场分布与真空中的静电场分布相同
回答:因为在不良导体内没有电流通过时,其中任一宏观体积元中的正负电荷数量相等,没有净电荷,呈电中性。
当有直流电流通过时,单位时间内流出体积元的电荷被流入的同号电荷所代替,体积元内正负电荷数量还是相等,因而整个体积内呈电中性。
换言之,真空中的静电场是由电极上的电荷产生的,而在有恒定电流通过的不良导体中,电场也是由电极上的电荷产生的。
不同的是静电场中电极上的电荷静止不动,而恒流场中电极上的电荷一边流失,一边由电源随时补充,在动态平衡状态下保持电荷的数量不变。
所以,两种状况下电场的分布是相同的。
4.提问:用恒定电流场模拟静电场的实验条件是什么
回答:实验条件首先要求不良导体在两极间区域内其电导率是常数,并保持其厚度不变;其次要求测量电势的仪表中基本上无电流通过。
从本质上讲就是要保证测量时,恒定电流场的电位分布在极间区域内和边界上不会因测量操作而发生改变。
5.提问:实验中如何做测量点
回答:⑴ 同轴柱形电极沿半径做测量点。
首先沿与实验者垂直的两个半径做测量点,沿半径由高电势向低电势(由中心电极向外电极)依次做四个测量点;再反方向沿另一个半径线做四个测量点;其次沿水平方向的两个半径做测量点,最后再做左斜和右斜的四个半径线,其布局如同一个“米”形。
这样做测量点的优点在于不会遗漏测量点,同时也可使同一条等势线上的测量点均匀分布。
做完所有等势线上测量点后,还需沿外电极外沿做三个测量点,以确定电极的圆心。
⑵ 平行板电极沿等势线做测量点,由高电势向低电势依次做出等势线。
沿等势线做测量点时,不可只局限于电极两端之间的区域内,一定要向外延伸扩展。
因为实验中的平行板电极是有限长的,在电极两端电场存在边缘效应,所以,在测量中沿等势线先在中间做四个测量点,其次在电极两端各做一个测量点,然后向两端外延约1厘米再各做一个测量点,最后,再沿两个电极板的四个角各做一个测量点,确定电极的位置。
6.提问:如何绘制电场分布图
回答:⑴ 同轴柱形电极:首先根据外电极外沿的三个测量点,用几何作图法确定圆心,由测出的半径a、b,画出完整的同轴柱形电极。
由公式算出各等势线的理论半径值,按理论半径值画出等势线。
用同一种符号标出同一等势线上的八个测量点,并注明等势线的量值。
再依据电场线与等势线处处正交的特性,画出电场线,标出其方向(由公式E=-dU\\\/dr知,电场的方向是由高电势指向低电势)。
因为在静电平衡状态下,导体内部电场为零,电荷分布于导体表面。
所以电场线始于中心电极的外表面,终止于外电极的内表面。
最后写出图名(同轴柱形电极电场分布图)。
⑵ 平行板电极根据确定电极位置的测量点画出两电极板,分别用光滑曲线连接同一电势的八个测量点,画出等势线,用同一种符号将测量点标出,并注明等势线量值。
与同轴电极一样,画出电场线及其方向。
在画电场线时,要特别注意靠近极板两端电场的边缘效应。
写出图名(平行板电极电场分布图)。
7.提问:如何为什么对柱形电极要用单对数坐标纸作图
怎样用单对数坐标纸作图
回答:由极间电势的公式 知, 仅仅只是坐标r的函数,所以用单对数坐标纸可以表现出 与r的线性关系,且作图比较便捷。
单对数坐标纸(又称半对数坐标纸)在制作时已将某个轴向取好对数,从坐标纸上看刻度值,一个轴向是均匀分布,而另一个轴向则是对数分布。
在做同轴柱形电极“ ~ 理论曲线”图时,在坐标纸上以均匀分布刻度为纵轴取名 ,以对数分布刻度为横轴取名r(cm),以点(lna,1)和点(lnb,0)为端点,画出理论直线。
然后,分别量出各等势线上八个测量点的实际半径记录于数据表中,并算出各等势线实际平均半径值,在坐标纸上描出平均值点,观察其是否落在理论直线上。
8.提问:能否模拟平行轴电线或带有等量异号电荷的平行长直圆柱体的电场
为什么?回答:能。
由电磁学理论可知电解质(或水液)中稳恒电流的电流场与电介质(或真空)中的静电场具有相似性。
在电流场的无源区域中,电流密度矢量和静电场中的电场强度矢量所遵从的物理规律具有相同的数学形式,所以这两种场具有相似性。
在相似的场源分布和相似的边界条件下,它们的解的表达式具有相同的数学模型。
如果把连接电源的两个电极放在不良导体如稀薄溶液(或水液)中,在溶液中将产生电流场。
电流场中有许多电位彼此相等的点,测出这些电位相等的点,描绘成面就是等位面。
这些面也是静电场中的等位面。
通常电场分布是在三维空间中,但在水液中进行模拟实验时,测出的电场是在一个水平面内的分布。
这样等位面就变成了等位线,根据电力线与等位线正交的关系,即可画出电力线。
这些电力线上每一点切线方向就是该点电场强度的方向。
这就可以用等位线和电力线形象地表示静电场的分布了。
9. 提问:请给出模拟平面板与其中垂面上长直带电圆柱体的电场的主要步骤
回答:(1).按线路图连接线路。
(2).用水准仪调平水槽架底座。
在水槽内注入一定量的水,在水槽架上层压好白纸,用于记录测绘点;接通电源,电压调至10V,其值由数字电压表置“输出”时读出,探针置于水槽外。
(3).将探针与内电极紧密接触,电压显示为10V,其值由数字电压表置“检测”时读出。
若电压显示为0V,则改变电源电压输出极性。
(4).让探针在两极间慢慢移动,依次测出电压分别为7.5V、5.0V、2.5V的等势线,每一个等势线8个测量点。
(5).用探针沿带电圆柱体电极外侧取三个记录点,用探针沿带电平面板电极外侧取四个记录点,用于确定电极的圆心和电极的厚度。
(6). 在测量纸上用不同符号标注出各等势线上的测量点和等势线数值,画出电极,绘出实验等势线和电场线。



