實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線

實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線【實驗目的】用描跡法畫出電場中一個平面上的等勢線.【實驗原理】用導電紙上形成的穩(wěn)恒電流場來模擬靜電場，當兩探針與導電紙上電勢相等的兩點接觸時，與探針相連的靈敏電流表中通過的電流為零，指針不偏轉，從而可以利用靈敏電流表找出導電紙上的等勢點，并依據等勢點描繪出等勢線.要點歸納實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第1頁!【實驗器材】木板、白紙、復寫紙、導電紙、圓柱形電極、導線、電池、電鍵、探針、靈敏電流表.【實驗步驟】1.安裝 (1)在平整的塑料板（或木板）上依次使白紙、復寫 紙、導電紙（將導電面朝上）穿過螺桿鋪放，將兩個圓柱形銅電極A、B分別套在螺桿上，并用螺母擰緊（保證與導電紙接觸完好）. (2)兩個圓柱形銅電極A、B相距約為10cm，將電極A、

B分別與6V的直流電源的正、負極相連接，如圖1甲所示.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第2頁!圖1 (3)將兩根探針分別接到電流計的“+”“-”接線柱上.2.選基準點 在導電紙上畫兩個電極的連線AB，在連線上取大致等距的五個點作基準點a、b、c、d、e,并用探針把它們的位置復印在白紙上.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第3頁! (4)按同樣的方法，找出其余四個基準點的4~8個等勢點，斷開電源.4.畫等勢線 取出白紙，根據五個基準點的等勢點畫出五條平滑的曲線，如圖乙.【注意事項】1.使用的靈敏電流表，應選擇零刻度在正中間的那種.2.安放導電紙，導電面應朝上，且電極與導電紙的相對位置不能改變.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第4頁!典例剖析【例1】在用電流場模擬靜電場描繪電場等勢線的實驗中，在下列所給出的器材中，應該選用的是

（用器材前的字母表示）. A.6V的交流電源 B.6V的直流電源 C.100V的直流電源 D.量程0~0.5V，零刻度在刻度盤中央的電壓表 E.量程0~300μA,零刻度在刻度盤中央的電流表實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第5頁!圖2解析

根據實驗要求，以兩電極間一系列等距點為基準點，然后探測平面內和基準點電勢相等的點，它們組成的平滑曲線就是等勢線.所以，只有選擇量程較小的電流表，才能夠提高測量的精確度，為減小誤差，電流表應該選擇E；本實驗是用恒定的電流場來模擬等量異號電荷的靜電場，所以電源應該選B；根據實驗原理，可分析復寫紙、導電紙、白紙的鋪放順序，注意這里要求的是自上而下.答案BE導電紙復寫紙白紙指零指零實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第6頁! (1)五個基準點中，電勢最低的點是：

. (2)若用圖3乙中的靈敏電流表的兩個接線柱引出的兩個表筆（探針）分別接觸圖甲中的d、f兩點（d、f連線和

A、B相連垂直）時，指針向左偏（若電流從紅表筆流進時，指針向右偏），則電流表的紅表筆接觸在___

點； (3)若用圖乙中的靈敏電流表的兩個表筆（探針）分別接觸圖甲中的a、g兩點（a、g連線和A、B連線垂直）時，發(fā)現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），應將接g的表筆向

（填“左”或“右”）移動.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第7頁!創(chuàng)新實驗【例3】用下列器材和儀器可模擬描繪兩個等量同種點 電荷形成的電場中等勢線的分布情況. 木板N，白紙、復寫紙、導電紙各一張，電動勢為12V、內電阻不計的電源E，用作電極的金屬小圓柱（帶有接 線柱）A1、A2，環(huán)狀金屬環(huán)B（放置在導電紙上并壓緊 使之與導電紙接觸良好），滑動變阻器R和定值電阻R0

各一個，量程為0~6V、內阻很大的直流電壓表一塊， 一支探筆P，開關S和若干導線.將A1、A2和金屬環(huán)B按如 圖4所示位置固定在裝置上，調節(jié)A1（或A2）與B間的電壓，圖中金屬環(huán)B的輪廓線與兩個等量同種電荷的一個 等勢面（線）重合.現要描繪B環(huán)內兩電荷的等勢線.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第8頁!A.在S閉合前，滑動變阻器的滑動觸頭應移至D端B.若將探針P按接在a點，電壓表示數為U，當把P移至e

點按接，電壓表示數也為U，則a、e兩點是等勢點C.若將探針P按接在b點，電壓表示數為U，當把P移至d

點按接，因b、d兩點是等勢點，所以電壓表示數也為UD.若將探針P按接在a點，電壓表示數為U，當把P移至c

點按接，電壓表示數一定為U實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第9頁!素能提升1.在等勢線的描繪實驗中，如果將電源電壓降低一些，則以下判斷正確的是 () A.描繪出的等勢線形狀與原來相同 B.描繪出的等勢線形狀與原來不同 C.基準點之間電勢差比原來小一些 D.基準點之間電勢差比原來大一些

解析

電源電壓對等勢線的形狀并沒有影響；如果電源電壓降低了，兩個電極間的電勢差隨之降低，基準點之間的電勢差當然隨之減小.AC實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第10頁! (1)若在圖中連接靈敏電流計正接線柱的探針接觸a點，連接靈敏電流計負接線柱的探針接觸b點時，靈敏電流計的指針向左偏轉，則可以判斷出電極A接在電源的__

極上（選填“正”或“負”）. (2)若靈敏電流計的兩個探針分別接觸a點和b點，靈敏電流計的示數為I1；若靈敏電流計的兩個探針分別接觸b點和c點，靈敏電流計的示數為I2.則I1和I2相比較，有I1

I2(選填“大于”、“小于”或“等于”). (3)若在實驗中連接好電路，用一個探針接觸某一基準點，在導電紙上移動另一探針時發(fā)現電流計示數總是零，若靈敏電流計及其與探針的連接都是完好的，用多用電表檢查A、B電極間的電壓也正常，那么故障出現的原因可能是

.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第11頁!3.圖6中給的器材為： 電源E（電動勢為12V，內阻不 計），木板N（板上從下往上依 次疊放白紙、復寫紙、導電紙各 一張），兩個金屬條A、B（平行 放置在導電紙上，與導電紙接觸良好，用作電極），滑動變阻器R（其總阻值小于兩平行電極間導電紙的電阻），直流電壓表V（量程為6V，內阻很大，其負接線柱與B極相連，正接線柱與探針P相連），開關S. 現要用圖中儀器描繪兩平行金屬條AB間電場中的等勢線，AB間的電壓要求取為6V.圖6實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第12頁! f.將探針與某一基準點相接觸，，這一點是此基準點 的等勢點.用探針把這一點的位置也壓印在白紙上.用 相同的方法找出此基準點的其他等勢點. g.重復步驟f，找出其他4個基準點的等勢點.取出白紙 畫出各條等勢線.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第13頁!3.探測等勢點 (1)接通電源，將探針接觸電極A，另一探針接觸導電紙（注意跨度要小，保證電流表示數不要太大），判斷出指針偏轉方向與電流方向的關系. (2)將左手探針跟AB連線上某一基準點相接觸，然后在導電紙平面AB連線旁距此基準點約1cm處輕輕移動右手探針，直到電流表指針不再發(fā)生偏轉，用探針把這一點位置復印在白紙上. (3)按步驟（2）的方法在這個基準點兩側逐步由近及遠地探測得到4~8個等勢點.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第14頁!3.尋找等電勢點時，應從基準點附近由近及遠地逐漸推移，不可大跨度地移動，以免電勢差過大.4.探測等勢點不要靠近導電紙的邊緣，因為導電紙邊緣處的等勢線會變形.【誤差分析】 所使用的電流表的精度是本實驗產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.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第15頁! 在實驗過程中，要把復寫紙、導電紙、白紙鋪放在木 板上，它們的順序（自上而下）是①__ ②

③

. 在實驗中，按下電鍵，接通電路.若一個探針與基準點O接觸，另一探針已分別在基準點O的兩側找到了實驗所需要的兩點a、b（如圖2所示），則當此探針與a點接觸時，電表的指針應

（填“左偏”、“指零”或“右偏”）；當此探針與b點接觸時，電表的指針應

（填“左偏”、“指零”或“右偏”）.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第16頁!【例2】在“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線”的實驗中，采用的裝置如圖3甲所示.在平整的木板上，由下而上依次鋪放白紙、復寫紙和導電紙，A、B為兩個電極，分別接在路端電壓為6V的電源兩端.A接電源正極，B接電源負極，在AB兩點的連線上，有a、b、c、d、e五個等間距的點.圖3實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第17頁!

解析(1)電路中，電源正極電勢最高，負極電勢最低，因而基準點中e點電勢最低. (2)由題意知電流表是紅進右偏，黑進左偏，由電路分析知今指針左偏，說明電流是黑進，即黑筆處電勢高，紅筆處電勢低，紅筆接在d點. (3)據電路電勢分布：,，接g的表筆應向左移動.

答案(1)e(2)d(3)左實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第18頁!圖4 (1)圖4中已畫出實驗原理圖的部分連線，請畫出其余連線，使之能達到實驗目的. (2)若實驗裝置安裝正確，進行了正確的連線，并已按實驗要求調節(jié)好A1（或A2）與B間的電壓.畫一線段連接A1、A2兩極，在此線段上選三個基點a、b、c，且有A1a=ab=bc=cA2.Mb是A1A2的中垂線，d是Mb上的一點.下列說法中正確的是 （）實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第19頁!

解析(1)描繪兩個等量同種點電荷形成的電場中等勢線的分布情況，用作電極的金屬小圓柱（帶用接線柱）A1、A2應連接在一起與滑動變阻器的滑動觸頭相接.滑動變阻器的D端、電壓表的負接線柱與電源負極相接. (2)若將探針P按接在b點，電壓表示數為U，當把P移至d點按接，因b點電勢高于d點電勢，所以電壓表示數應小于U，C錯誤.

答案

(1)如下圖 (2)ABD實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第20頁!2.在“用描跡法畫出電場中平面上的 等勢線”的實驗中，先在平板上依 次鋪好白紙、復寫紙和導電紙，將 電源、開關和電極A、B按圖5所示 連接好.將靈敏電流計的兩個接線 柱分別和兩個探針相連接，并判斷 出靈敏電流計的指針偏轉方向與電流方向間的關系是：當電流由正接線柱流入靈敏電流計時，靈敏電流計的指針向右偏轉.在電極A、B的連線上等距離地取a、b、c、d、e等5個基準點，閉合開頭S后，用一個探針接觸某一基準點，另一探針在導電紙上緩慢移動，直到電流計示數為零，則此時另一探針所在位置與基準點等電勢.由此可以找到一系列的等勢點，進而描繪出過該基準點的等勢線.圖5實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第21頁!

解析(1)由靈敏電流計的指針向左偏轉可知電流由負接線柱流入電流計，電極A接在電源的負極上； (2)由等量異號電荷電場線圖可知ab之間的電場線比bc之間的電場線密，ab之間的電勢差大于bc之間的電勢差，所以I1大于I2; (3)若發(fā)現電流計示數總是零，說明A、B電極之間沒有形成電流場，原因是導電紙放反了或電極與導電紙之間接觸不好.

答案(1)負(2)大于(3)導電紙放反了，電極與導電紙之間接觸不好（只要給出一條合理的原因即可）.實驗十用描跡法畫出電場中平面上的等勢線共24頁，您現在瀏覽的是第22頁! (1)在圖6中連線，畫成實驗電路原理圖; （Ⅱ）下面是主要的實驗操作步驟，將所缺的內容填寫在橫線上方. a.接好實驗電路. b.

. c.合上S，并將探針P與A相接觸. d.

. e.用探針壓印的方法把