用描迹法画出电场中平面上等势线

1、【实验目的实验目的】用描迹法画出电场中一个平面用描迹法画出电场中一个平面上的等势线上的等势线【实验原理实验原理】用平面导电纸上的恒定电流场用平面导电纸上的恒定电流场模拟真空中的等量异种电荷的静电场，模拟真空中的等量异种电荷的静电场，当电场中与导电纸接触的两探针尖端当电场中与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时，与探针相连的电流的电势差为零时，与探针相连的电流表中电流为零，从而可以通过探针找表中电流为零，从而可以通过探针找出电流场中的等势点，并依据等势点出电流场中的等势点，并依据等势点描出等势线描出等势线【实验器材实验器材】平整的塑料板平整的塑料板(木板木板)、图钉、白、图钉、白纸、复写纸、导电

2、纸、圆柱形的铜电纸、复写纸、导电纸、圆柱形的铜电极、导线、学生低压直流电源极、导线、学生低压直流电源(或电池或电池组组)、探针两根、灵敏电流表、探针两根、灵敏电流表【实验步骤实验步骤】1.安装器材安装器材(1)在平整的塑料板在平整的塑料板(或木板或木板)上依次上依次使白纸、复写纸、导电纸使白纸、复写纸、导电纸(将导电面朝将导电面朝上上)穿过螺杆铺放，将两个圆柱形铜电穿过螺杆铺放，将两个圆柱形铜电极极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧分别套在螺杆上，并用螺母拧紧紧(保证与导电纸接触完好保证与导电纸接触完好)(2)两个圆柱形铜电极两个圆柱形铜电极A、B相距约为相距约为10 cm，将，将电极电极A、B

3、分别与分别与6 V的直的直流电源的正、负极相连接，流电源的正、负极相连接，如图如图941所示所示(3)将两根探针分别接将两根探针分别接到灵敏电流表的到灵敏电流表的“”“”“”接线柱上接线柱上图图9 94 41 12选基准点选基准点在导电纸上画两个电极的连线在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取大致等距的五个点作基准在连线上取大致等距的五个点作基准点点a、b、c、d、e，并用探针把它们的，并用探针把它们的位置复印在白纸上位置复印在白纸上3探测等势点探测等势点(1)接通电源，将探针接触电极接通电源，将探针接触电极A，另一探针接触导电纸另一探针接触导电纸(注意跨度要小，保注意跨度要小，保证电流表

4、示数不要太大证电流表示数不要太大)，判断出指针偏，判断出指针偏转方向与电流方向的关系转方向与电流方向的关系(2)将左手探针跟将左手探针跟AB连线上某一基准连线上某一基准点相接触，然后在导电纸平面点相接触，然后在导电纸平面AB连线旁连线旁距此基准点约距此基准点约1 cm处轻轻移动右手探针，处轻轻移动右手探针，直到电流表指针不再发生偏转，用探针直到电流表指针不再发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上把这一点位置复印在白纸上(3)按步骤按步骤(2)的方的方法在这个基准点的两侧法在这个基准点的两侧逐步由近及远地探测得逐步由近及远地探测得到到48个等势点个等势点(4)按同样的方法，按同样的方法，找出其

5、余四个基准点的找出其余四个基准点的48个等势点，断开电个等势点，断开电源源图图9 94 42 24画等势线画等势线取出白纸，根据五个基准点的等取出白纸，根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线，如图势点画出五条平滑的曲线，如图942所示所示一、误差分析一、误差分析1所使用的电流表的精度是本实所使用的电流表的精度是本实验产生误差的主要因素之一，因此在验产生误差的主要因素之一，因此在条件允许的情况下，要尽可能使用精条件允许的情况下，要尽可能使用精度较高的电流表度较高的电流表2电极与导电纸是否接触良好也电极与导电纸是否接触良好也是本实验产生误差的主要因素之一，是本实验产生误差的主要因素之一，对此，安

6、装电极时要加以注意，可以对此，安装电极时要加以注意，可以在木板上垫在木板上垫3张张5张白纸张白纸3圆柱形电极的大小也会给本实圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差，圆柱形电极应选一样大验带来误差，圆柱形电极应选一样大的直径为的直径为1 cm的磨平铜柱的磨平铜柱4导电纸是否符合要求也是产生导电纸是否符合要求也是产生误差的因素之一误差的因素之一(导电纸的电阻率应导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率，且导电涂远大于金属电极的电阻率，且导电涂层要均匀层要均匀)二、注意事项二、注意事项1灵敏电流表必须选零刻度在中央灵敏电流表必须选零刻度在中央的的(对双量程灵敏电流表应选较小的量程对双量程灵敏电流表应选较

7、小的量程)，电源必须是直流稳压电源，电压为电源必须是直流稳压电源，电压为6 V.2电流表允许通过的电流是很小的，电流表允许通过的电流是很小的，一般不超过几百微安，实验时若指针偏转一般不超过几百微安，实验时若指针偏转超过满刻度，应立即断开，以防损坏电流超过满刻度，应立即断开，以防损坏电流表表3电流表不要直接接在电源上，以电流表不要直接接在电源上，以防偶然出现的大电流烧坏电流表防偶然出现的大电流烧坏电流表4几种纸的顺序：自下而上是白几种纸的顺序：自下而上是白纸、复写纸、导电纸，其中导电纸有纸、复写纸、导电纸，其中导电纸有导电物质的一面要向上导电物质的一面要向上5两圆柱形金属电极要与导电纸两圆柱形金

8、属电极要与导电纸良好接触，且不能太靠近导电纸边良好接触，且不能太靠近导电纸边缘缘6寻找等势点的方法：应从基准寻找等势点的方法：应从基准点附近由近及远逐渐推移，不能大幅点附近由近及远逐渐推移，不能大幅度移动度移动7导电纸上的导电物质很薄，寻导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸上找等势点时，不要用探针在导电纸上划动，要用点接触法划动，要用点接触法8描绘等势线时要用平滑曲线将描绘等势线时要用平滑曲线将各等势点连接起来，不能画成折线各等势点连接起来，不能画成折线(2010年河北保定调研年河北保定调研)在在“用描迹用描迹法画出电场中平面上的等势线法画出电场中平面上的等势线”的实的实验

9、中，下列所给出的器材中，应该选验中，下列所给出的器材中，应该选用的是用的是_(用器材前的字母表用器材前的字母表示示)题型一题型一 对实验器材及实验原理的考查对实验器材及实验原理的考查例例1A6 V的交流电源的交流电源B6 V的直流电源的直流电源C100 V的直流电源的直流电源D量程量程00.5 V，零刻度在刻度，零刻度在刻度盘中央的电压表盘中央的电压表E量程量程0300 A，零刻度在刻，零刻度在刻度盘中央的电流表度盘中央的电流表在实验过程中，要在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们纸铺放在木板上，它们的顺序的顺序(自上而下自上而下)是是_、_、_.图图9

10、94 43 3在实验中，按下电键，接通电在实验中，按下电键，接通电路若一个探针与基准点路若一个探针与基准点O接触，另一接触，另一探针已分别在基准点探针已分别在基准点O的两侧找到了实的两侧找到了实验所需要的两点验所需要的两点a、b(如图如图943)，则当此探针与则当此探针与a点接触时，电表的指针点接触时，电表的指针应应_(填填“左偏左偏”、“指零指零”或或“右偏右偏”)；当此探针与；当此探针与b点接触时，电点接触时，电表的指针应表的指针应_(填填“左偏左偏”、“指零指零”或或“右偏右偏”)【解析解析】根据实验要求，以两电极间根据实验要求，以两电极间一系列等距点为基准点，然后探测平面内和一系列等距

11、点为基准点，然后探测平面内和基准点电势相等的点，它们组成的平滑曲线基准点电势相等的点，它们组成的平滑曲线就是等势线所以，只有选择量程较小的电就是等势线所以，只有选择量程较小的电流表，才能够提高测量的精确度，为减小误流表，才能够提高测量的精确度，为减小误差，电流表应该选择差，电流表应该选择E；本实验是用恒定的；本实验是用恒定的电流场来模拟等量异种电荷的静电场，所以电流场来模拟等量异种电荷的静电场，所以电源应该选电源应该选B；根据实验原理，可分析复写纸、；根据实验原理，可分析复写纸、导电纸、白纸的铺设顺序，注意这里要求的导电纸、白纸的铺设顺序，注意这里要求的是自上而下是自上而下【答案答案】B、E导

12、电纸复写纸白纸指导电纸复写纸白纸指零指零零指零(2010年东城模拟年东城模拟)图图944中给中给出的器材为：出的器材为：电源电源E(电动势为电动势为12 V，内阻不计，内阻不计)，木板木板N(板上从下往上依次叠放白纸、板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张复写纸、导电纸各一张)，两个金属条，两个金属条A、B(平行放置在导电纸上，与导电纸平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，用作电极接触良好，用作电极)，滑动变阻器，滑动变阻器R(其总阻值小于两平行电极间其总阻值小于两平行电极间题型二题型二 实验创新设计实验创新设计例例2导电纸的电阻导电纸的电阻)，直流电压表，直流电压表V(量量程为程为6

13、 V，内阻很大，其负接线柱与，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针极相连，正接线柱与探针P相连相连)，开，开关关S.现要用图中仪器描绘两平行金属现要用图中仪器描绘两平行金属条条AB间电场中的等势线，间电场中的等势线，AB间的电压间的电压要求取为要求取为6 V.(1)在图在图944中连线，画成实验中连线，画成实验电路原理图；电路原理图；图图9 94 44 4(2)下面是主要的实验操作步骤，下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方将所缺的内容填写在横线上方a接好实验电路接好实验电路b_.c合上合上S，并将探针，并将探针P与与A相接相接触触d_.e用探针压印的方法把用探针压印的

14、方法把A、B的位的位置标记在白纸上画一线段连接置标记在白纸上画一线段连接AB两极，两极，在连线上选取间距大致相等的在连线上选取间距大致相等的5个点作为个点作为基准点，用探针把它们的位置压印在白基准点，用探针把它们的位置压印在白纸上纸上f将探针与某一基准点相接触，将探针与某一基准点相接触，_，这，这一点是此基准点的等势点用探针把这一点是此基准点的等势点用探针把这一点的位置也压印在白纸上用相同的一点的位置也压印在白纸上用相同的方法找出此基准点的其他等势点方法找出此基准点的其他等势点g重复步骤重复步骤f，找出其他，找出其他4个基准个基准点的等势点取出白纸画出各条等势点的等势点取出白纸画出各条等势线线【解析解析】(1)AB间电间电压要求取为压要求取为6 V，而电源电动，而电源电