描迹法画等势线11

例2、描绘电场中的等势线的实验装置如图所示， 如果以a、b两个电极的连线为x轴，以a、b连线 的中垂线为y轴，并将一个探针固定置于y轴上 的某一点，合上开关K，而将另一探针由b电极 处沿x轴正方向移到a电极的过程中，灵敏电流 表 G(量程较大) 的指针与零刻度夹角的变化情 况是 A．逐渐增大 (D) y B. 逐渐减小 b C．先变大后变小 x a D. 先变小后变大
实验
描绘电场中的等势线
[实验目的] :
(1)学会：用描迹法画出电场中平面上的等 势线（等量异种电荷的连线所在平面上）。 (2)验证：电场中各点的电势,顺着电场线方 向是逐渐降低的。
由于直接描绘静电场中的等势线非常
困难，所以本实验利用恒பைடு நூலகம்电
流形成的电流场来模拟静 电场进行实验，从而研究平面
上的电场等势线的分布情况。
(c) (d)
(3)关于这两种探测方法的注意事项
A、用平衡法时，要求电流计的灵敏度高些
B、用电压测量法时，为避免因电压表的内阻 而产生的分流作用，要求它的内阻尽可能大些， 但量程要小些，因为两接线端的指针之间电压 较小
C、用两种方法都可找出等势点，但用灵敏电 流计比较精确，所以一般采用平衡法。
步骤：
1. 在平整的木板上，由下而上依次铺放白纸、 复写纸、导电纸各一张，导电纸应将导电面朝 上，把三层纸一起固定在木板上. 2．在导电纸上相距10cm，平放两个圆柱形电 极，并将电极分别与6V直流电源的正负极相连 接. 3．将两根探针分别接到电流表的“+”、“—” 接线柱上. 4．将两个电极的连线作为基准线，把基准线大 致分成六等份，得到5个基准点，并用探针把它 们的位置复印在白纸上.
实验装置
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5. 接通电源后，将一个探针固定压在某一个基 准点上，一个探针在基准线的两侧轻轻移动， 观察电流表的指示，当移到某点电流计示数为 零，则此点即为基准点的等势点，稍用力将这 点的位置复印到白纸上，如此在基准线的两侧 各找5～7个等势点。 6．接步骤5的方法，换上另一个基准点继续找 该基准点的等势点，直到所有基准点都在基准 线两侧找到5～7个等电势点. 7．断开电源，取出白纸，将5组等电势点，分 别连接成5条平滑的等势线。.
实验原理：
• 用导电纸上形成的电流场来模拟静 电场，当在电流场中与导电纸接触 的两探针尖端的电势差为零时，与 探针相连的电流计中通过的电流强 度为零，从而可以利用灵敏电流计 找出电流场中的等势点，用顺滑的 曲线对等势点进行等势线的描绘。
器材:
学生用低压电源（直流档）或电池组（6V）；灵 敏电流计；开关；导电纸；白纸；复写纸；圆柱 形金属电极两个；探针两支；导线若干；木板或 塑料底板。
-
+
绝不允许直接将电源 的正负极连在一起。
1、导电纸、复写纸、白纸的叠放顺序怎样？两 电极放在何位置？
2、为了使画出的等势线具有对称性，应先确定 一些基准点，怎样选择这些基准点？
3、怎样用灵敏电流计判断电势的高低及寻找等 势点（先观察灵敏电流计的表盘刻度特点并试 触了解指针的偏转情况）？
1、等势点的确定方法 （1）平衡法 A、选定基准点a B、用灵敏电流计的一端接到基准点a上，另 一端在a的周围移动，当移动到使灵敏电流计的 示数为0时，就找到了和基准点a电势相同的点 （2）电压测量法 用电压表的负接线柱端接在和电源相连的B端， 用电压表的正接线柱接触某个基准点，测出该 基准点与B电极的电压，然后在这个基准点附近 移动电压表的正接线柱端，当电压表的读数与 所接触的基准点上的电压相等时，就探测到了 一个与该基准点电势相同的点
G
例3、在实验中，按下电键，接通电路，若一个 探针与基准点O接触，另一探针已分别在基准点 O的两侧找到了实验所需要的a、b两点，如图22所示，则当此探针与a点接触时，电表的指针 应 右偏 （填：左偏，指零或右偏）；当此探 针与b点接触时，电表 _ 电源 + 指针应 左偏（填： 左偏，指零或右偏）。
1
2
例5、如图所示装置中，两平行铁夹正中央放上 一铜质圆环C紧压在导电纸上不接电源，代表电 用这种方法可以验证静电感 场中的导体，某同学用灵敏电流计接出两个探针 应现象中导体达到静电平衡 描绘平面上等势线和电场线如图所示，问：（ 1） 时，导体是一个等势体，表 当两个探针探测 C环内侧任意两点时，电流表指 针应 面是一个等势面。 （左偏、指零、右偏），表明在电场 中 _________。 （2）当两个探针探测C环
外侧上各点时，电流表指 针应 （左偏、指零、右 偏）表明 。 （3）从这位同学描绘的图 中可以看出 。
小结
※学会用导电纸上形成的电流场模拟静电场 的方法。 ※会用灵敏电流表寻找等势点 ※记住等量异种电荷的等势线分布图 作业： （1）完成实验报告书 （2）《物理1+1》240页的课内外练习
例4、用电流场模拟静电场描绘各种电场中的等 势线时，如图，哪些情况是能实现的（ ） A．图（a），圆环形电极AB均接电源正极，用 以模拟等量同种电荷； B．图（b）圆柱形电极A接电源正极，圆环形电 极B接电源负极，用来模拟正点电荷的电场； C．图（ｃ）两平行的长条 A B － + 形电极分别接电源的正、 + B A + 负极，用以模拟匀强电场； (a) (b) D．图(d)中，圆柱形电极 A接电源负极，用来模拟 B A A － + 负点电荷电场．达式 －
• 探究三：变通
• （1）孤立点电荷的等势线 • （2）匀强电场的等势线 • （3）等量同种点电荷的等势线
—
— （1）
+
+
—
+ （3）
+
（2）
探究四：应用
【例1】 （1996年全国）在用电流场模拟静电场 描绘电场等势线的实验中，在下列所给的器材中， B、E （用器材前的字母表示） 应该选用的是：________ A．6V的交流电源 ； B．6V的直流电源 ； C．100V的直流电源； D．量程0—0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表； E．量程0—300A，零刻度在刻度盘中央的电流表。 在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放 在木板上，它们的顺序（自上而下）是 白纸 . （1） 导电纸，（2）复写纸 ，（3）
3．导电纸是否符合要求也是本实验产生 误差的主要因素之一，导电纸的电阻率 应远大于金属电极的电阻率才能使电极 本身成为等势体；导电涂层要均匀导电 性才能一致，否则会使测绘出的等势线 产生畸变。 ４．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的直径 为１cm的磨平铜柱两只。
知道了等势线，如何画电场线？
指针向右偏转，红黑两探针所接
触的点，哪点的电势高？
误差分析：
1.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，在条件允许的 情况下，要尽可能使用精度较高的灵敏电 流表。 2．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，对此，安装 电极时要加以注意，可以在木板上垫3— 5张白纸。
顺着电场线的方向电势 是逐渐下降的
a
说明：指针向右摆动 时电流是由正接线柱 流入，从负接线柱流 出的。
b
-
+
图2 － 2
· · o ·
O
b
• 例4、在该实验中，若将电极间的电压增加 为原来的2倍， 增大 填“增 • (1)则a点的电场强度将_______( 大”、“减小”、“不变”） 增大 (填 • （2）1与2两等势线间的电势差______ “增大”、“减小”、“不变”） • （3）这样的条件下做实验，画出的等势线 是更精确还是更不精确？ a 画出的等势线更精确。
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实验装置
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注意事项：
接链
1. 使用的灵敏电流计，应选择零刻度在正中间的 那种. 2．安放导电纸，导电面应朝上. 且电极与导电纸 的相对位置不能改变，并要保持良好的接触. 3．寻找等电势点时，应从基准点附近由近及远 地逐渐推移，不可冒然进行大跨度的移动，以免 电势差过大，发生超过电流计满偏电流（烧坏） 的现象. 4．该实验模拟的是等量异种点电荷电场的等电 势线.探测等势点不要靠近导电纸的边缘，因为导 电纸边缘处的等势线会变形. 5．导电纸上所涂导电物质相当薄，故在定位时 不应用探针在导电纸上反复划动，应用点接触法.