搜索
一、实验目的用描迹法画出电场中一个平面上的等势线．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．器材安装(1)铺“三纸”：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，并用图钉固定．(2)固电极：将两个圆柱形铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧(保证与导电纸接触良好)，AB相距约10cm.(3)接线路：如图实－1所示．①将电极A、B分别与6V的直流电源的正、负极相连接．②将两根探针分别接到电流计的“＋”“－”接线柱上．2．基淮点选取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．等势点探测(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．等势点描绘取出白纸，根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线，如图实－2所示．五、注意事项1．对导电纸(1)导电纸不得折叠、划伤，且要保持清洁．否则导电物质分布不均匀，甚至出现断路，影响等势点的分布．(2)安装时，有导电物质的一面向上．(3)实验过程中“三纸”不要移动．2．对两电极(1)两电极必须完全相同，且为圆柱形．(2)与导电纸必须充分接触好(压紧)．(3)不可太靠近导电纸边缘．3．对电流表(1)必须选零刻度在中央的．(2)若双量程表应选较小的量程(灵敏度要高)．4．对电源(1)直流6V：电压过低效果差，过高会引起电阻率变化．(2)电压稳定：用直流稳压电源，或内阻极小的4节新干电池，否则会引起等势线畸变．5．对探测过程(1)先判明指针偏转方向与电流方向关系．(2)牢记AB两电极的电势高低关系(正最高，负最低)．(3)寻找等势点时，要从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可贸然进行大跨度的移动，以免电势差过大，发生电流计电流过大现象．(4)探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，因为实验是用电流场模拟静电场，导电纸边缘的电流方向与边界平行，并不与等量异种点电荷电场的电场线分布相似．(5)要充分利用指针偏转方向与电流方向关系，迅速寻找等势点．(6)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划动，用点接触法．(7)两探针不可长时间接在电路上，且不可直接触及两电极．6．对等势线描绘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．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．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，纸上导电性才能一致，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．在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，采用的装置如图实－3甲所示．在平整的木板上，由下而上依次铺放白纸、复写纸和导电纸，A、B为两个电极，分别接在路端电压为6V的电源两端，A接电源正极，B接电源负极，在AB两点的连线上，有a、b、c、d、e五个等间距的点．(1)五个基准点中，电势最低的点是：________.(2)若用图实－3乙中的灵敏电流表的两个接线柱引出的两个表笔(探针)分别接触图甲中的d、f两点(d、f连线和A、B的连线垂直)时，指针向左偏(若电流从红表笔流进时，指针向右偏)，则电流表的红表笔接触在________点．(3)若用图乙中的灵敏电流表的两个表笔(探针)分别接触图甲中的a、g两点(a、g连线和A、B连线垂直)时，发现电流表指针偏离刻度盘中央位置．为使指针仍指在刻度盘中央(即不发生偏转)，应将接g的表笔向________(填“左”或“右”)移动．[解析](1)电路中，电源正极电势最高，负极电势最低，因而基准点中e点电势最低．(2)由题意知电流表是红进右偏，黑进左偏，由电路分析知φdφf，今指针左偏，说明电流是黑进，即黑笔处电势高，红笔处电势低，红笔接在d点．(3)据电路电势分布：φaφg，φ左φ右，所以接g的表笔应向左移动．[答案](1)e(2)d(3)左(2009·北京市海淀区模拟)如图实－4所示，两个金属条制成的电极A、B平行放置并用螺栓紧紧地压在导电纸上，与导电纸接触良好，接通电源后用描迹法画出两金属极板间电场在平面上的等势线，在此实验中：(1)灵敏电流计指针偏转方向与流入电流的关系是：当电流从正(负)接线柱流入电流计时，指针偏向正(负)接线柱一侧．如图所示，一位同学用这个电流计探测基准点“1”两侧的等势点时，把接电流计负接线柱的探针P1压紧基准点“1”，把接电流计正接线柱的探针P2接触导电纸上某一点，发现电流计的指针偏向负接线柱一侧，探针P2与导电纸的触点应向________移(选填“左”或“右”)．(2)在此实验中，为使所测定等势点的位置更精确，两极间的电压应适当________一些(选填“大”或“小”)．[解析](1)此现象说明P2的接触点电势比基准点1低，而左侧A金属条接电源正极，故P2应向左移．(2)两极间电压越大，导电纸上相邻基准点间的电势差越大，引起电流计指针明显偏转的探针可移动范围就越小，所测等势点的位置越精确．[答案](1)左(2)大