电场与磁场实验台

关于这座实验台

五个课题，一条主线：场看不见，但它的效果可以测量。

前两个课题看电场：探针告诉你场强和电势是两回事，电容器告诉你板间的场由什么决定。第三个课题看磁场怎样对运动电荷施力。最后两个课题反过来：变化的磁场怎样产生电流，转动的线圈怎样发出交流电。

每一个读数、每一条曲线、每一行数据都来自同一个物理模型，不是预先画好的动画。改一个参数，所有数据一起重新计算。

五个结论

等量异种电荷的中垂线上，电势处处为零，场强却不为零；等量同种电荷连线的中点，场强为零，电势却最高。场强与电势没有“谁为零谁就为零”的关系。
充电后断开电源，把板距拉大到三倍，电容变为三分之一、电压变为三倍，板间场强不变。始终接着电源时，场强才变为三分之一。
电子在匀强磁场中速率不变，轨道半径 r = mv/(eB)。加速电压 200 V、励磁电流 1.4 A 时，直径约 8.7 cm，算得比荷约 1.78 × 10¹¹ C/kg，与公认值 1.759 × 10¹¹ C/kg 相差约 1 %。
磁铁停在线圈中间，磁通最大，电流为零。插入速度加倍，电流峰值加倍，流过的电荷量不变（400 匝时约 86 μC）。
发电机线圈在中性面时磁通最大、电动势为零；100 匝、120 r/min 时电动势峰值约 0.50 V，有效值约 0.36 V。

模型与来源

常数取 CODATA 2018 推荐值。线圈匝数与半径参照常见教学用荷质比仪；磁铁磁矩 1.5 A·m²、检流计内阻 60 Ω、发电机磁场 0.2 T 是教学假设，只用来比较大小与方向，不是某一台仪器的测量值。箭头长度只按比例示意。