第九章實(shí)驗(yàn)用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線

1、實(shí)驗(yàn)用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠妹枸E法畫出電場(chǎng)中一個(gè)平面上的等勢(shì)線.二、實(shí)驗(yàn)原理用平面導(dǎo)電紙上的恒定電流場(chǎng)模擬真空中的等量異種電荷的靜電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)中與導(dǎo)電紙接觸的兩探針尖端的電勢(shì)差為零時(shí)，與探針相連的電流表中電流為零，從而可以通過探針找出電流場(chǎng)中的等勢(shì)點(diǎn)，并依據(jù)等勢(shì)點(diǎn)描出等勢(shì)線.三、實(shí)驗(yàn)器材平整的塑料板(木板)、圖釘、白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙、圓柱形的銅電極、導(dǎo)線、學(xué)生低壓直流電源(或電池組卜探針兩根、靈敏電流表.四、實(shí)驗(yàn)操作1. 器材安裝(1)鋪“三紙”在平整的塑料板(或木板)上依次使白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙(將導(dǎo)電面朝上)穿過螺桿鋪放，并用圖釘固定.(2)固電極：將兩個(gè)圓柱形銅電

2、極觸良好)，AB相距約10cm.A、并用螺母擰緊(保證與導(dǎo)電紙接8接線路：如圖實(shí)1所示.將電極A、B分別與6V的直流電源的正、負(fù)極相連接.將兩根探針分別接到電流計(jì)的“+”“”接線柱上.2. 基淮點(diǎn)選取在導(dǎo)電紙上畫兩個(gè)電極的連線AB，在連線上取等距的五個(gè)點(diǎn)作基準(zhǔn)點(diǎn)a、b、c、d、e,并用探針把它們的位置復(fù)印在白紙上.3. 等勢(shì)點(diǎn)探測(cè)(1) 接通電源，將探針接觸電極A,另一探針接觸導(dǎo)電紙(注意跨度要小，保證電流表示數(shù)不要太大)，判斷出指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系.(2) 將左手探針跟AB連線上某一基準(zhǔn)點(diǎn)相接觸，然后在導(dǎo)電紙平面AB連線旁距此基準(zhǔn)點(diǎn)約1cm處輕輕移動(dòng)右手探針，直到電流表指針不再發(fā)生偏

3、轉(zhuǎn)，用探針把這一點(diǎn)位置復(fù)印在白紙上.(3) 按步驟(2)的方法在這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)兩側(cè)逐步由近及遠(yuǎn)地探測(cè)得到48個(gè)等勢(shì)點(diǎn).(4) 按同樣的方法，找出其余四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的48個(gè)等勢(shì)點(diǎn)，斷開電源.2所示.4. 等勢(shì)點(diǎn)描繪取出白紙，根據(jù)五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)畫出五條平滑的曲線，如圖實(shí)五、注意事項(xiàng)1.對(duì)導(dǎo)電紙(1) 導(dǎo)電紙不得折疊、劃傷，且要保持清潔.否則導(dǎo)電物質(zhì)分布不均勻，甚至出現(xiàn)斷路,影響等勢(shì)點(diǎn)的分布.(2) 安裝時(shí)，有導(dǎo)電物質(zhì)的一面向上.(3) 實(shí)驗(yàn)過程中“三紙”不要移動(dòng).2. 對(duì)兩電極(1) 兩電極必須完全相同，且為圓柱形.(2) 與導(dǎo)電紙必須充分接觸好(壓緊).(3) 不可太靠近導(dǎo)電紙邊緣.3. 對(duì)電流表(

4、1) 必須選零刻度在中央的.(2) 若雙量程表應(yīng)選較小的量程(靈敏度要高).4. 對(duì)電源(1) 直流6V:電壓過低效果差，過高會(huì)引起電阻率變化.(2) 電壓穩(wěn)定：用直流穩(wěn)壓電源，或內(nèi)阻極小的4節(jié)新干電池，否則會(huì)引起等勢(shì)線畸變.5. 對(duì)探測(cè)過程(1) 先判明指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向關(guān)系.(2) 牢記AB兩電極的電勢(shì)高低關(guān)系(正最高，負(fù)最低).(3) 尋找等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，要從基準(zhǔn)點(diǎn)附近由近及遠(yuǎn)地逐漸推移，不可貿(mào)然進(jìn)行大跨度的移動(dòng)，以免電勢(shì)差過大，發(fā)生電流計(jì)電流過大現(xiàn)象.(4) 探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)不要太靠近導(dǎo)電紙的邊緣，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，導(dǎo)電紙邊緣的電流方向與邊界平行，并不與等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線分

5、布相似.(5) 要充分利用指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向關(guān)系，迅速尋找等勢(shì)點(diǎn).(6) 導(dǎo)電紙上的導(dǎo)電物質(zhì)很薄，尋找等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，不要用探針在導(dǎo)電紙上劃動(dòng)，用點(diǎn)接觸法.(7) 兩探針不可長時(shí)間接在電路上，且不可直接觸及兩電極.6. 對(duì)等勢(shì)線描繪描繪等勢(shì)線時(shí)要用平滑曲線將各等勢(shì)點(diǎn)連接起來，不能畫成折線.六、誤差分析1.所使用的電流表的精度是本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要因素之一，因此在條件允許的情況下，要盡可能使用精度較高的電流表；2. 電極與導(dǎo)電紙是否接觸良好也是本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要因素之一，對(duì)此，安裝電極時(shí)要加以注意，可以在木板上墊3張5張白紙；3. 導(dǎo)電紙是否符合要求也是本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要因素之一，導(dǎo)電紙的電阻

6、率應(yīng)遠(yuǎn)大于金屬電極的電阻率才能使電極本身成為等勢(shì)體；導(dǎo)電涂層要均勻，紙上導(dǎo)電性才能一致，否則會(huì)使測(cè)繪出的等勢(shì)線產(chǎn)生畸變；4. 圓柱形電極的大小也會(huì)給本實(shí)驗(yàn)帶來誤差，圓柱形電極應(yīng)選一樣大的直徑為1cm的磨平銅柱.宙口直俐耳就二賣直金KII在“用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中,采用的裝置如圖實(shí)一3甲A、B為兩個(gè)電極，分|®JDIANLIDAOHASGDMD朋J血所示.在平整的木板上，由下而上依次鋪放白紙、復(fù)寫紙和導(dǎo)電紙,別接在路端電壓為6V的電源兩端，A接電源正極，B接電源負(fù)極，在AB兩點(diǎn)的連線上,有a、b、c、d、e五個(gè)等間距的點(diǎn).甲乙圖實(shí)一3五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)中，電勢(shì)最低的點(diǎn)是：.

7、（2）若用圖實(shí)一3乙中的靈敏電流表的兩個(gè)接線柱引出的兩個(gè)表筆（探針）分別接觸圖甲中的d、f兩點(diǎn)（d、f連線和A、B的連線垂直）時(shí)，指針向左偏（若電流從紅表筆流進(jìn)時(shí)，指針向右偏），則電流表的紅表筆接觸在點(diǎn).（3）若用圖乙中的靈敏電流表的兩個(gè)表筆（探針）分別接觸圖甲中的a、g兩點(diǎn)（a、g連線和A、B連線垂直）時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏離刻度盤中央位置.為使指針仍指在刻度盤中央（即不發(fā)生偏轉(zhuǎn)），應(yīng)將接g的表筆向（填“左”或“右”）移動(dòng).解析（1）電路中，電源正極電勢(shì)最高，負(fù)極電勢(shì)最低，因而基準(zhǔn)點(diǎn)中e點(diǎn)電勢(shì)最低.（2）由題意知電流表是紅進(jìn)右偏，黑進(jìn)左偏，由電路分析知柯今指針左偏，說明電流是黑進(jìn)，即黑筆處電勢(shì)

8、高，紅筆處電勢(shì)低，紅筆接在d點(diǎn).據(jù)電路電勢(shì)分布：屜血，©左0右，所以接g的表筆應(yīng)向左移動(dòng).答案(1)e(2)d(3)左1:、|（2009北京市海淀區(qū)模擬）如圖實(shí)4所示，兩個(gè)金屬條制成的電極A、B平行放置并用螺栓緊緊地壓在導(dǎo)電紙上，與導(dǎo)電紙接觸良好，接通電源后用描跡法畫出兩金屬極板間電場(chǎng)在平面上的等勢(shì)線，在此實(shí)驗(yàn)中:圖實(shí)一4（1）靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與流入電流的關(guān)系是：當(dāng)電流從正（負(fù)）接線柱流入電流計(jì)時(shí)，指針偏向正（負(fù)）接線柱一側(cè)如圖所示，一位同學(xué)用這個(gè)電流計(jì)探測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)“1”兩側(cè)的等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，把接電流計(jì)負(fù)接線柱的探針Pi壓緊基準(zhǔn)點(diǎn)“1”，把接電流計(jì)正接線柱的探針P2接觸導(dǎo)電紙上某一點(diǎn)，

9、發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針偏向負(fù)接線柱一側(cè)，探針P2與導(dǎo)電紙的觸點(diǎn)應(yīng)向移（選填“左”或“右”）.（2）在此實(shí)驗(yàn)中，為使所測(cè)定等勢(shì)點(diǎn)的位置更精確，兩極間的電壓應(yīng)適當(dāng)一些（選填“大”或“小”）.解析（1）此現(xiàn)象說明P2的接觸點(diǎn)電勢(shì)比基準(zhǔn)點(diǎn)1低，而左側(cè)A金屬條接電源正極，故P2應(yīng)向左移.兩極間電壓越大，導(dǎo)電紙上相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)間的電勢(shì)差越大，弓I起電流計(jì)指針明顯偏轉(zhuǎn)的探針可移動(dòng)范圍就越小，所測(cè)等勢(shì)點(diǎn)的位置越精確.答案左（2）大礫時(shí)柞亞二覺愛術(shù)KESH1ZUOYETANGTAMQNG1. 在“用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中，如果將電源電壓降低一些，則以下判斷正確的是（）A.描繪出的等勢(shì)線形狀與原來相同B.

10、描繪出的等勢(shì)線形狀與原來不同C.基準(zhǔn)點(diǎn)之間電勢(shì)差比原來小一些D.基準(zhǔn)點(diǎn)之間電勢(shì)差比原來大一些解析：電壓對(duì)等勢(shì)線的形狀沒有影響，如果電源電壓降低了，兩個(gè)電極間的電勢(shì)差隨之降低，基準(zhǔn)點(diǎn)之間的電勢(shì)差當(dāng)然隨之降低.答案：AC圖實(shí)一52. 在用電流的電場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)描繪電場(chǎng)中等勢(shì)線的實(shí)驗(yàn)中，如圖實(shí)一5所用的電表指針偏轉(zhuǎn)方向與流入電流的關(guān)系是：當(dāng)電流從正接線柱流入電表時(shí)，指針偏向正接線柱一側(cè)一位學(xué)生用這個(gè)電表探測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)2兩側(cè)的等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，把接電表正接線柱的探針Ei接觸基準(zhǔn)點(diǎn)2,把接電表負(fù)接線柱的探針E2接觸紙上某一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，為了探測(cè)到等勢(shì)點(diǎn)，則（）A若電表指針偏向正接線柱一側(cè)，E2應(yīng)右移B若

11、電表指針偏向正接線柱一側(cè)，E2應(yīng)左移C若電表指針偏向負(fù)接線柱一側(cè)，E2應(yīng)右移D若電表指針偏向負(fù)接線柱一側(cè)，E2應(yīng)左移解析：若電表指針偏向正接線柱一側(cè)，說明探針Ei的電勢(shì)高于E2的電勢(shì)，E2應(yīng)向左移動(dòng)，所以B項(xiàng)正確；若指針偏向負(fù)接線柱一側(cè)，說明探針E2的電勢(shì)高于Ei的電勢(shì)，E2應(yīng)向右移動(dòng)，C項(xiàng)正確.答案：BC3“用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中，在平整的木板上依次鋪放白紙、復(fù)寫紙和導(dǎo)電紙.在導(dǎo)電紙上平放兩個(gè)圓柱形電極A與B,分別與直流電源的正、負(fù)極接好，如圖實(shí)一6所示.若以A、B連線為x軸，A、B連線的中垂線為y軸（圖中0點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)）,將一個(gè)探針固定在y軸上的某一點(diǎn)，沿x軸移動(dòng)另一個(gè)

12、探針，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)，靈敏電流表的指針都不偏轉(zhuǎn)，若電源、電流表及連線都是完好的，可能的故障是將實(shí)驗(yàn)故障排除后，探針從B0間某處沿x軸向電極A移動(dòng)的過程中，電流表中指針偏轉(zhuǎn)的情況是.解析：靈敏電流計(jì)不偏轉(zhuǎn)的原因可能是導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面朝下了，探針從B0間某處沿x軸向電極A移動(dòng)過程中，兩探針之間的電壓變小，故電流表指針偏角逐漸變小，探針在0點(diǎn)電流表指針不偏轉(zhuǎn)，探針從0點(diǎn)向電極A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表指針反向偏轉(zhuǎn)，且偏角逐漸變大.答案：導(dǎo)電紙放反偏角先變小后反向變大4在“描繪電場(chǎng)中等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中，有以下一些操作步驟：A.在導(dǎo)電紙上畫出兩電極的連線B將靈敏電流表的一個(gè)探針接一個(gè)電極，用另一個(gè)探針接觸導(dǎo)

13、電紙，緩慢移動(dòng)，可找出一系列等勢(shì)點(diǎn)C.在平板上先鋪上白紙，再鋪上復(fù)寫紙，然后再鋪上導(dǎo)電紙D安好電極，接好電路E.在兩電極a、b的連線上，等距離地取五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)c、d、e、f、g,并復(fù)印在白紙上，如圖實(shí)一7所示.F.電流表的一個(gè)探針接觸某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)不動(dòng)，另一個(gè)探針緩慢地移動(dòng)到電流表指針示數(shù)為零時(shí)，復(fù)印此點(diǎn)，即可找出許多等勢(shì)點(diǎn).G.閉合開關(guān)選取合理的操作步驟，并按順序排列為：.解析：靈敏電流表的一個(gè)探針不要與電極直接接觸，故B步不合理，正確的順序?yàn)镃DAEGF.答案：CDAEGF5. （2009河北保定調(diào)研）在“用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中，下列所給出的器材中，應(yīng)該選用的是（用器材前的字

14、母表示）.A. 6V的交流電源B. 6V的直流電源C.100V的直流電源D.量程00.5V，零刻度在刻度盤中央的電壓表E.量程0300訃零刻度在刻度盤中央的電流表在實(shí)驗(yàn)過程中，要把復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙、白紙鋪放在木板上，它們的順序（自上而下）是、.在實(shí)驗(yàn)中，按下電鍵，接通電路.若一個(gè)探針與基準(zhǔn)點(diǎn)O接觸，另一探針已分別在基準(zhǔn)點(diǎn)O的兩側(cè)找到了實(shí)驗(yàn)所需要的兩點(diǎn)a、b（如圖實(shí)一8所示），則當(dāng)此探針與a點(diǎn)接觸時(shí)，電表的指針應(yīng)（填“左偏”、“指零”或“右偏”）；當(dāng)此探針與b點(diǎn)接觸時(shí)，電表的指針應(yīng)（填“左偏”、“指零”或“右偏”）.解析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，以兩電極間一系列等距點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后探測(cè)平面內(nèi)和基準(zhǔn)點(diǎn)電勢(shì)相等

15、的點(diǎn)，它們組成的平滑曲線就是等勢(shì)線.所以，應(yīng)選擇量程較小的電流表，才能夠提高測(cè)量的精確度，為減小誤差，電流表應(yīng)該選擇E；本實(shí)驗(yàn)是用恒定的電流場(chǎng)來模擬等量異種電荷的靜電場(chǎng)，所以電源應(yīng)該選B;根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，可分析復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙、白紙的鋪設(shè)順序，注意這里要求的是自上而下.答案：B、E導(dǎo)電紙復(fù)寫紙白紙指零指零6. （2009徐州模擬）如圖實(shí)一9所示，在“用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室除了給出必要的器材外，又分別給出了以下三種不同規(guī)格的電源和電表：（1）在兩接線柱A、B連線上等距離找出5個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)a、b、c、d、e,電流表G的一根探針接觸c點(diǎn)，另一探針接觸f點(diǎn)，為找到與c點(diǎn)電勢(shì)相等的點(diǎn)

16、，接觸f點(diǎn)的探針應(yīng)向移.（選填“左”或“右”）（2）若將電源電壓提高為原來的2倍，重復(fù)以上操作，測(cè)量并畫出等勢(shì)線，你認(rèn)為該等勢(shì)線與原等勢(shì)線的形狀（選填“相同”或“不同”），該等勢(shì)線圖中cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差（選填“相等”、“增大”或“減小”）解析：（1）c的等勢(shì)線為過A、B連線的中垂線.電源電壓變高，相同距離電勢(shì)差變大.答案：左相同增大7. （2009東城模擬）圖實(shí)10中給出的器材為：電源E（電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻不計(jì)），木板N（板上從下往上依次疊放白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙各一張），兩個(gè)金屬條A、B（平行放置在導(dǎo)電紙上，與導(dǎo)電紙接觸良好，用作電極），滑動(dòng)變阻器R（其總阻值小于兩平行電極間導(dǎo)電紙的電阻），

17、直流電壓表V（量程為6V，內(nèi)阻很大，其負(fù)接線柱與B極相連，正接線柱與探針P相連），開關(guān)S.現(xiàn)要用圖中儀器描繪兩平行金屬條AB間電場(chǎng)中的等勢(shì)線，AB間的電壓要求取為6V.（I）在圖實(shí)10中連線，畫成實(shí)驗(yàn)電路原理圖:圖實(shí)一10（n）下面是主要的實(shí)驗(yàn)操作步驟，將所缺的內(nèi)容填寫在橫線上方.a. 接好實(shí)驗(yàn)電路.b.c. 合上S,并將探針P與A相接觸.d. .e. _A、B的位置標(biāo)記在白紙上，畫一線段連接AB兩極，在連線上選取間距大致相等的5個(gè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，用探針把它們的位置壓印在白紙上.f. 將探針與某一基準(zhǔn)點(diǎn)相接觸，這一點(diǎn)是此基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn).用探針把這一點(diǎn)的位置也壓印在白紙上.用相同的方法找出此基準(zhǔn)點(diǎn)的其他等勢(shì)點(diǎn).重復(fù)步驟f，找出其他4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn).取出白紙，畫出各條等勢(shì)線.