第九章 实验十 用描迹法画出电场中平面上的等势线VIP专享VIP免费

一、实验目的1．用描迹法画出电场中一个平面上的等势线．2．深化对等量异种电荷形成电场的等势面、电场线的认识．二、实验原理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，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，并依据等势点描出等势线．三、实验器材平整的塑料板(木板)、图钉、白纸、复写纸、导电纸、圆柱形的铜电极、导线、学生低压直流电源(或电池组)、探针两根、灵敏电流表．四、实验操作1．安装器材(1)在平整的塑料板(或木板)上依次使白纸、复写纸、导电纸(将导电面朝上)穿过螺杆铺放，将两个圆柱形铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧(保证与导电纸接触完好)．(2)两个圆柱形铜电极A、B相距约为10cm，将电极A、B分别与6V的直流电源的正、负极相连接，如图实－10－1所示．图实－10－1(3)将两根探针分别接到灵敏电流表的“＋”“－”接线柱上．2．选基准点在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取等距的五个点作基准点a、b、c、d、e，并用探针把它们的位置复印在白纸上．3．探测等势点(1)接通电源，将探针接触电极A，另一探针接触导电纸(注意跨度要小，保证电流表示数不要太大)，判断出指针偏转方向与电流方向的关系．(2)将左手探针跟AB连线上某一基准点相接触，然后在导电纸平面AB连线旁距此基准点约1cm处轻轻移动右手探针，直到电流表指针不再发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上．(3)按步骤(2)的方法在这个基准点两侧逐步由近及远地探测得到4～8个等势点．(4)按同样的方法，找出其余四个基准点的4～8个等势点，断开电源．4．画等势线取出白纸，根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线，如图实－10－2所示．五、注意事项1．应选用零刻线在中央的灵敏电流表．2．在木板上铺纸的先后顺序(由下到上)是白纸、复写纸、导电纸，并使导电纸有导电物质的一面(黑色)朝上，且两个电极和几层纸的相对位置不变．3．电极与导电纸的接触应该良好，否则会影响实验正常进行．4．在探测与某一基准点电势相等的其他各点时，与该基准点相接触的探针固定不动．图实－10－25．寻找等势点时，应从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可以大跨度地移动，以免电势差过大，发生电流表过载现象．6．绝不允许将两探针分别同时接触到电极，以防烧坏电流表；不能用探针在导电纸上反复划动，应采用点接触法．7．导电纸边缘处的等势线会变形，探测等势点不要靠近导电纸的边缘．8．描绘的等势线必须是平滑的曲线，不能画成折线．六、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张～5张白纸．3．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．4．导电纸是否符合要求也是产生误差的因素之一．(导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率，且导电涂层要均匀)．[例1](2010·上海高考)在用DIS描绘电场等势线的实验中(1)电源通过正负电极a、b在导电物质上产生的稳恒电流分布模拟了由二个________产生的________；用电压传感器探测等势点．(2)(单选题)在安装实验装置时，正确的做法是()A．在一块平整木板上依次铺放复写纸、白纸、导电纸B．导电纸有导电物质的一面应该向上C．连接电源正负极的电极a、b必须与导电物质保持绝缘D．连接电极a、b的电源电压为交流4～6V[解析](1)稳恒电流的电场分布特点与静电场的分布特点相似，故可用正负电极间的稳恒电流的电场模拟等量异种点电荷形成的静电场．(2)木板上先铺白纸、再铺复写纸，最后铺导电纸，故A错；导电纸有导电物质的一面应该向上，B对；正负电极a、b必须与导电物质良好接触，C错；连接电极a、b的电源电压应为直流4～6V，才能形成稳恒的电流分布，D错．[答案](1)等量异种点电荷静电场(2)B[例2]如图实－10－3所示，在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，实验室除了给出必要的器材外，又分别给出了以下三种...