实验十二选做

观察常见电场与磁场的分布

静电场与磁场

实验原理

电场:电荷在空间中产生电场,电场线从正电荷出发,终止于负电荷。电场线密度表示电场强度。

磁场:磁体在空间中产生磁场,磁感线从N极出发,回到S极,形成闭合曲线。

交互模拟(3D)

选择电场或磁场类型,拖拽旋转、滚轮缩放,观察场线的三维空间分布

🖱 左键拖拽旋转 · 滚轮缩放 · 右键平移
选择电场/磁场类型开始观察

实验目的

  1. 观察常见电场(点电荷、等量异种电荷)的电场线分布
  2. 观察常见磁场(条形磁铁、蹄形磁铁、同名磁极)的磁力线分布
  3. 理解用电场线、磁力线描述场的方法

实验器材

  1. 电场部分:起电机(或高压电源)、导体球、电场线演示仪(或蓖麻油、草籽、浅盘)
  2. 磁场部分:条形磁铁、蹄形磁铁、铁屑、玻璃板(或硬纸板)、白纸

实验步骤

  1. 观察点电荷的电场线:将一个导体球接起电机高压端,在演示仪中观察电场线分布(或蓖麻油中撒草籽通电观察)
  2. 观察等量异种电荷的电场线:将两个带异种电荷的导体球靠近,观察电场线从正电荷到负电荷的分布
  3. 将条形磁铁放在桌面上,盖上玻璃板,均匀撒一层铁屑
  4. 轻敲玻璃板,使铁屑沿磁力线排列成清晰的图案,观察条形磁铁周围的磁力线分布
  5. 换用蹄形磁铁、同名磁极相对(N-N 或 S-S)等情形,重复观察并比较
  6. 将观察到的电场线、磁力线分布画在白纸上,记录场线的方向、疏密特点

实验结论

  1. 电场线从正电荷(或无穷远)出发,终止于负电荷(或无穷远),是不闭合的曲线;电场线的疏密表示电场强弱,切线方向表示电场方向
  2. 磁力线是闭合曲线,在磁体外部从 N 极出发回到 S 极,在磁体内部从 S 极到 N 极;磁力线不相交,疏密表示磁场强弱
  3. 同名磁极间的磁力线相互排斥弯曲,异名磁极间的磁力线从 N 极直接指向 S 极

交流与评价

  1. 电场线与磁力线有什么相同点和不同点?
  2. 电场线、磁力线为什么不相交?
  3. 如何根据场线的疏密判断场的强弱?场线越密处场越强吗?

注意事项

  • 起电机(高压电源)电压很高,实验时不要触摸导体球和导线,注意用电安全
  • 铁屑要撒得薄而均匀,轻敲玻璃板使铁屑排列清晰
  • 磁场实验后要清理铁屑,避免铁屑进入磁铁缝隙或损坏桌面
  • 电场线、磁力线是人为引入的模型,实际并不存在,但能形象描述场的分布
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