1、,第4講 用描跡法畫電場(chǎng)中平面上等勢(shì)線,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用描跡法畫出電場(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)、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

2、：將兩個(gè)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(dǎo)電紙接觸良好)，AB相距約10 cm.,(3)接線路：如圖實(shí)1所示 將電極A、B分別與6 V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)

3、約1 cm處輕輕移動(dòng)右手探針， 直到電流表指針不再發(fā)生偏轉(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,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)2所示,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

4、) (3)不可太靠近導(dǎo)電紙邊緣 3對(duì)電流表 (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6 V：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

5、， 并不與等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布相似 (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(zhǎng)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

6、實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要因素之 一，導(dǎo)電紙的電阻率應(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1 cm的磨平銅柱,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)3甲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，A、B為兩個(gè)電極，分別接在路端電壓為6 V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),(1)五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)中，電勢(shì)最低的點(diǎn)是：_. (2)若用圖實(shí)3乙中的靈敏電流表的兩

7、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dg，左右，所以接g的表筆應(yīng)向左移動(dòng),答案 (1)e (2)d (3)左,(

8、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：,(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P1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)，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“