电场中等势线的描绘
【高中物理实验】实验 用描迹法画出电场中平面上等势线
实验用描迹法画出电场中平面上等势线【实验目的】学习描绘电场中等势线的方法。
【实验器材】塑料板,白纸,复写纸,导电纸,学生电源,电极,电键,导线,电流表及探针,刻度尺,图针。
【实验步骤】1.〖安装器材〗在塑料板依次使白纸、复写纸、导电纸穿过固定在板上的螺杆,将两个圆柱形铜电极A、B分别套在螺杆上,并用螺母拧紧。
导电纸有导电物质的一面要朝上,并保持圆柱形电极与导电纸良好接触。
如右图。
2.〖连接电路〗电极A与电源的正极相连作为正电荷,电极B与电源的负极相连作为负电荷,两个电极之间的距离约为10厘米,电压约为6伏。
再从一个灵敏电流表的两个接线柱引出两个探针。
把两个探针分别跟导电纸上的两点接触,如果灵敏电流表的指针发生偏转,表示这两点的电势不相等;如果指针不发生偏转,表示这两点的电势相等。
3.〖选基准点〗先在导电纸上画出两个电极的连线,在连线上选取间距大致相等的a、b、c、d、e五个点作基准点,并用探针把它们的位置复印在白纸上。
4.〖找等势点〗将两个探针分别拿在左右手中,用左手中的探针压在a点处,然后在这一基准点的一侧距此基准点约1厘米处再选一个点,在此点将右手的探针跟导电纸接触,此时如电流表的指针发生偏转,就左右移动右手探针的位置,直至找到一点a1,使电流表的指针不发生偏转,说明该点跟基准点的电势相等,用探针把这个点的位置复印的白纸上。
照上述方法在此基准的两侧,探出五个等势点,各点大约相距约1厘米。
5.〖找其他等势点〗按上点的方法,探测出另外四个基准点的等势点。
6.〖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,它们就是五条等势线。
【注意点】⑴本实验是一个探索性实验,类似于画平抛运动的轨迹实验,用电流场模拟静电场描绘电场中的等势线。
实验要选用6V的直流电源,用电源正负极所接的电极表示正、负电荷,并把电极放在导电纸上。
⑵验中要学习选点(基准点)和找点(等势点),以及如何把点复印到白纸上⑶等势点是本实验的关键,实验中使用灵敏电流表的电流=0时表示它的探针所按的两点电势相等,再通过等势点画平滑的曲线表示等势线。
电场中的等势线绘制
电场中的等势线绘制电场是物理学中关于电荷间相互作用的现象,他描述了电荷之间的力和能量转移。
而等势线则是描述电场中势能相等的位置,它们是使得质点所处的位置其势能相等的曲线。
在等势线上,质点不需要做功就可以从一个位置移动到另一个位置,并且质点沿着等势线的方向与电场力垂直。
绘制电场中的等势线可以帮助我们理解电场的分布及强度,并且可以为电荷的运动提供有用的信息。
下面我们将探讨三种方法来绘制电场中的等势线。
第一种方法是利用电场强度的定义。
电场强度是单位正电荷所受到的力,其方向与力的方向相同。
在点电荷周围,电场强度是通过库仑定律计算得出的,它与距离的平方成反比。
我们可以利用这一关系,将不同位置的等势线绘制出来。
具体方法是选择一点作为参考点,计算该点到其他点的距离,并用电场强度除以距离的平方,得到一个常数。
然后选择一个合适的等势面值,将该常数带入到等势线的方程中。
例如,对于一组点电荷,我们可以选择其中一个点为参考点,然后计算其他点到该点的距离,再利用库仑定律计算得到其电场强度。
最后将得到的电场强度除以距离的平方,得到一个常数。
我们可以代入不同的等势面值,绘制出不同位置的等势线。
第二种方法是利用导线的电场分布。
在电场中,导体表面上的电势相等,因此我们可以通过连接导体表面上的点,绘制出等势线。
这种方法适用于一些简单的电场分布,例如均匀电场和圆柱对称电场。
以一个均匀电场为例,我们可以将等势线画成平行线。
而对于一个圆柱对称电场,我们可以连接圆柱的轴线和表面上的点,得到等势线。
第三种方法是利用电势的定义。
电势是单位正电荷所具有的势能,其大小与电荷间的相互作用有关。
在电场中,电势可以表示为单位正电荷从无穷远处移动到一定位置所做的功。
我们可以通过计算不同位置的电势,绘制出等势线。
根据电势的计算公式,我们可以选择一个点作为参考点,计算该点到其他点之间的电势差,并用一定的电势差值代入到电势的公式中。
然后将所得的电势值代入到等势线的方程中,绘制出不同位置的等势线。
试验描绘电场中的等势线中的几个问题
实验“描绘电场中的等势线”中的几个问题(江西省信丰中学施国富)选自《物理教师》2008年第9期1.电场中的等势线缘何“变形”?1.1问题的提出高中物理第2册有个学生分组实验——“用描迹法画出电场中平面上的等势线”,按照教材介绍的实验步骤,在每个基准点上下方各描出2~4个等势点,然后连成等势线。
由于时间比较充裕,有的学生就每个基准点,多描了几个等势点,一直到导电纸的边缘.连接等势点绘成等势线时,问题出现了,所绘成的等势线的形状与教材上正负电荷形成的电场中的等势线的形状相比,在边缘出现了一些变形,如图1(实际描绘出的等势线)和图2(教材中画出的理想等势线)所示。
学生们以为是自己操作有误,重做几次,结果一样。
到底是什么原因导致等势线在边缘处变形呢?图11.2实验的原理高中物理教材中所说的电场是指由电荷形成的静电场。
要探测静电场中的等势点是极为困难的,一方面静电场中不存在电流,用磁电指针式电流表无法探测,另一方面在探测时,导体进入静电场,使静电场发生较大的变化,探测结果没有实际的意义。
在导电介质两端引入一定的电压,导电介质(如导电纸)中产生电流,并形成一定的电流密度分布,在两电极间建立一个电流场。
由于电流场与静电场具有相似的物理特性,而探测电流场中的等势点是很容易的,于是采用电流场模拟静电场,探测和研究静电场中的等势线,教材中对这点已作了简单的注解。
因此,“用描迹法画出电场中平面上的等势线”这个实验不是真实验,而是一个模拟实验。
了解了实验本质之后,我们可以对本文开头提出的问题作出解释。
1.3问题的解释在无限大平面上均匀分布一层导电微晶,在这层导电微晶上某两点间建立起电流场,由于电流密度呈一定形状分布,它的等势线分布和形状,与静电场中的某一平面上的等势线分布及形状是非常相似的。
在较小的导电纸上,边缘的电流与边缘走向一致,即导电纸边缘的电流密度的方向,与导电纸边缘的切线方向一致,这就是所谓的“边缘效应”。
电流密度的方向总是与等势线垂直。
用描点法画出电场中平面上的等势线
(3)探测等势点
③用同样的方法,探测出另外b、c、 d、e四个基准点的等势点
(4)画出等势线 取出白纸,将五组等势点分别用平 滑的曲线连接起来,就得到电场在 平面上的五条等势线
实验:
用描点法画出电场中平面上的等势线
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实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤
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实验目的:
用描点法画出电场中平面上的 等势线
实验原理: 利用导电纸上的恒定电流场 模拟真空中的静电场,当在场中 与导电纸接触的两探针尖端的电 热差为零时,与探针相连的电流 表中电流强度为零。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。
实验器材:
平整的塑料板、白纸、复写 纸、导电纸、圆柱形的铜电 极、导线、学生低压电源、 探针两根、灵敏电流表。
实验步骤:
(1)安装
(2)选基准点 (3)探测等势点
(画出等势线
(1)安装
①依次使白纸、复写纸、导电纸穿过螺杆并靠在 塑料纸上,其中导电纸上有导电物质的一面向 上;
②将两个圆柱形的铜电极A、B分别套在螺杠上, 并用螺母拧紧,使圆柱形电极跟导电纸有良好 的接触; ③将两个圆柱形电极A、B分别跟直流电源的正极 和负极相连,与电源正极相连的A电极作为正 电荷,与电源负极相连的电极B作为负电荷。 两电极间相距约10cm,与两电极相连的直流电 源电压约为6v;
(3)探测等势点
②左手持探针跟导电纸上的某一基准点a接 触,然后在导电纸上两极连线的一侧,距基 准点约1cm处再选一点,右手持另一探针在 这一点跟导电纸接触。左右移动该探针在导 电纸上的位置,直到找到某一点a1,使探针 跟该点接触时,电流表指针不偏转(指在中 间位置),用探针将该点位置复印在白纸上, a1点就是与基准点等电势的一个点。用这种 方法,在基准点a两侧各找出4~8个等势点, 相邻等势点大约相距1cm。
电场的等势面
⑵电子从A点运动到B点所用时间为多少?
⑶A、B两点间距离为多大?
例3:如图为有界的匀强电场,电场的宽度为L,电 场强度为E,现有一个质量为m,电荷量为q的带正 粒子,以初速度为V0垂直进入电场,求:电荷射出 电场的速度是多少?(不计重力)
L
例4、如图所示,平行金属板A与B相距5cm,电源电压为10v, 则与A板相距1cm的C点的场强为( ) D A.1000V/m B.500V/m C.250V/m D.200V/m
• 例1、电场中A、B两点的电势是ψ A=800 V,
ψ B= -200 V,把电荷q= -1.5×10-8 C由A点移 到B点,电场力做了多少功?电势能是增加还 是减少,增加或者减少多少?
• •
WAB= -1.5×10-5 J
电势能增加,增加1.5×10-5J
例2、如图所示,在场强为E的匀强电场中,一电子 (电量为 e,质量为m)从电场中的 A点沿电场线方 向以速度v0运动,到达B点是时速度为零,求: ⑴A、B两点间电势差UAB为多少?哪点电势高?
问题1:电场强度大的地方电势是否一定高? 反之又如何呢? E大处φ不一定高; φ高处E不一定大 问题2:电场强度为零的点电势一定为零吗? 反之又如何呢? E为零处φ不一定为零, φ为零处E不一定为零
.O
.O
二、电势差与电场强度的关系
U W q
F AB cos q
E B
E q AB/ q
如果A板接地,则C点的电势为( A.2V B.-2V C.8V
B
) D.-8V
例5、如图,两块平行正对的金属板MN分别与电源相连,N板 接地.在两板中的P点固定一正检验电荷.现保持M板不动,将N 板向下平行移动,则在N板下移过程中,正检验电荷在P点的 电势能变化情况是( B ) A.不变 B.变大 C.变小 D.无法确定
9.6 实验:电场中等势线的描绘x
9.6 实验:电场中等势线的描绘考点要求用描迹法画出电场中一个平面上的等势线.实验原理1.本实验利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的静电场,当在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.2.方法一:用小量程电流表的一端依次接到a、b、c、d、e五个基准点上,另一端分别在它们的周围移动,当移动到使小量程电流表(或多用电表直流电流挡)中指针的指示为零时,就找到了某基准点电势相同的点,此方法称为平衡法.用平衡法时,要求小量程电流表的灵敏度高些,若用多用电表直流电流挡作为小量程的电流表使用时,应把它置于电流最小的挡位上,其目的可使被测两点间的电势稍不相等时,即可在表上有较明显的反映.3.方法二:用电压表的负接线端接在跟电源负极相连的B电极,用电压表的正接线端接触某一个基准点,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和正接线端,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,此方法称为电压测量法.用电压测量法时,为避免因电压表而产生的分流作用,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.虽两种方法都可找出等电势点,但用小量程的电流表比较精确,故实验中常采用平衡法.4.怎样快速探测等势点:(1)先判断电流表指针偏转方向跟通过的电流方向间的关系,如电流从左接线柱流入指针向左偏.(2)假定探针I与左接线柱相连,探针Ⅱ与右接线柱相连.(3)在如图9.6-1所示电路中,探针I接触基准点a,探针Ⅱ接触a1,发现指针向右偏.(4)由指针向右偏,推断出电流从右接线柱流入,则a1电势高,应将探针向电源负极方向移动,即向左移,可找到一点,发现电流表指针不偏转,此点电势与Ⅱ电势相等,可依此法迅速确定出与a点等电势的其他点.实验器材平整的塑料板(其上有两个固定螺杆)、白纸、复写纸、导电纸、圆柱形的电极、导线、学生低压直流电源(或电池组)、探针两根、灵敏电流表.实验步骤1.在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸,导电纸有导电物质的一面朝上.2.在导电纸上相距约10cm平放两个圆柱形电极,并将两电极分别连在电压为6 V的直流电源的正负极上.3.将两探针分别接到灵敏电流表的两接线柱上.4.在两电极的连线上,选取间距大致相同的五点作为基准点,并用探针把它们的位置复印在白纸上.5.接通电源,将一探针与某基准点相接触,另一探针与此基准点一侧距此基准点约1cm的某点相接触,这时一般会看到灵敏电流表的指针发生偏转,移动此探针至电流表指针指零,用探针把这点位置复印在白纸上.6.按步骤5的方法在这个基准点的两侧由近及远各探测出五个等势点,两相邻等势点间距约为l cm.7.按同样的方法,找出其余4个基准点的等势点.8.断开电源,取出白纸,根据五个基准点的等势点,画出五条平滑的曲线,即五条等势线.注意事项(1)使用的灵敏电流表,应选择零刻度在中间的那种.将它串联在电路中时,电流可以从正接线柱流入,又可以从负接线柱流入.使用前,一般要判断电流表指针偏转方向跟通过的电流方向间的关系.(2)如果用低压学生电源做实验,一定要先注意把电极接到直流输出端.(3)安放导电纸时,有导电物质的一面应向上.(4)导电纸上的恒定电流场,在边缘部分并不与等量异种点电荷电场的电场线分布相似,所以安放电极时,不能太靠近导电纸的边缘,探测等势点时,也不能太靠近导电纸的边缘.(5)电极与导电纸的接触应良好,且在实验过程中与导电纸的相对位置不能改变.(6)寻找等势点时,应从基准点附近由近及远逐渐推移,不可冒然进行大跨度移动,以免发生电势差过大,流过电流表的电流太大而损坏电流表的现象.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,安装电极时要多加注意,可以在木板上垫几张白纸.(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的磨平铜棒两只.典型例题【例1】在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中,配备了下列器材,应该选用的是(用器材前的字母表示) ( ) A.电压为6 V的交流电源B.电压为6 V的直流电源C.电压为100 V的直流电源D.量程为0.5V零刻度在刻度盘中央的电压表E.量程为0.6 mA的电流表F.量程为300 μA、零刻度在刻度盘中央的电流表【例2】“电场中等势线的描绘”的实验装置如图所示: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______、______、______.(1)在图9.6-2中a、b、c、d、e五个基准点中,电势最高的是点.(2)若电流表的两表笔分别接触图中的d、f两点(f、d连线和A、B连线垂直)时表针反偏(电流从红表笔流进时,表针正偏),则电流表的红表笔接在点.要使表针仍指在零刻度线,应将接f的探针(即表笔)向(填“左”或“右”)移动.【例3】用电流场模拟静电场描绘电场中的等势线,图中哪些情况是能够实现的()A.如图(a),圆柱形电极A、B均接电源正极,用以模拟等量正电荷的电场B.如图(b),圆柱形电极A接电源正极,圆环形电极B 接电源负极,用以模拟正点电荷的电场C.如图(c),两平行的长条形电极分别接电源正、负极,用以模拟匀强电场D.如图(d),圆柱形电极A接电源负极,用以模拟负点电荷的电场【例4】在描绘等电势线的实验中,若将电源电压提高为原来的2倍,则以下说法正确的是()A.描绘得到的等电势线形状与原来相同B.描绘得到的等电势线形状与原来不同C.找基准点的等电势点时每次移动的跨度应适当大些(与原来相比D.找基准点的等电势点时每次移动的跨度应适当小些(与原来相比【例5】一位物理教师演示带电体产生电场的经典实验,她利用图9.6-4所示的装置,试图显示如图9.6-4所示的图形.(1)这些装置没有标签,请指出它们的名称、规格,并回答有关问题:①用于产生电场的是什么电源?②液体的类型很重要,它应该是什么?③什么东西用来作为电场线的指示器比较合适?④给出的电场线没有方向,它的方向应该是什么?(2)画出下面各电荷产生的电场图.巩固练习1.电场中等势线的描绘中,根据不同的实验原理应相应选取不同的测量电表,下列选择正确的是( ) A.若用“等电势差”描绘等势线,用电压表B.若用“等电势差”描绘等势线,用灵敏电流计C.用灵敏电流计描绘等势线时,两探针可分别与电极接触D.用电压表描绘等势线时探针可与电极接触E.用电压表描绘的等势线与用电流计描绘的等势线形状不同2.关于“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验的原理,下列说法正确的是()A.正负电极就是两个等量异种点电荷,实验描绘的就是它们形成的静电场的等势线B.实验描绘的是导电纸上稳恒电流场的等势线C.只有圆柱形电极之间的电流场才会和等量异种点电荷的静电场相似D.改变电极的形状,我们还可以模拟其它静电场,并绘出其它电场的等势线3.下列哪些措施不会影响所描绘等势线的形状()A.把直流电源的电压变为原来的两倍B.将直流电改为交流电C.把圆柱形电极改为长方形电极D.把灵敏电流表改为内阻很大的电压表,利用电压表探测基准点的等势点4.如果该实验中每相差0.2V就画一条等势线,那么这些等势线在空间分布是()A.以电极连线为轴的轴对称B.以电极连线中垂线为轴的轴对称C.等势线之间的距离相等D.距离电极越近等势线越密5.在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中,寻找等势点时,正确的操作是( ) A.将两个探针压在导电纸上,同时缓慢移动,当看见电流计指针指零时,把两个探针的位置复印在白纸上,得到两个等势点;再同时移动两个探针,得到另一对等势点……然后将这些等势点连接成等势线B.将一个探针始终与一个圆柱形电极相接,另一个探针在导电纸上慢慢移动,当看见电流计指针指零时,将这个探针的位置复印在白纸上,得到一个等势点;再将这个探针在别的区域移动,得其他的等势点……然后将这些等势点连接成等势线C.将一个探针压一个基准点上,另一个探针在导电纸上慢慢移动,当看见电流计指针指零时,将这个探针的位置复印在白纸上,得到一个等势点;然后以这个点做新的基准点,找它的等势点,以此类推……,找到一系列的等势点然后将这些等势点连接成等势线D.将一个探针始终压在一个基准点上,另一个探针在导电纸上慢慢移动,当看见电流计指针指零时,将这个探针的位置复印在白纸上,得到一个等势点;再将这个探针在别的区域移动,得其他的等势点……然后将这些等势点连接成等势线6.如图9.6-6所示,实验中如果探针在导电纸上不论如何移动,电流表指针都不动.若改用多用表直流电压挡直接测A、B两极间的电压,电压正常,再测A电极对导电纸的电压,发现电压处处相等,且等于电源的电动势,这说明()A.一定是电流表G和两探针组成的电路未通或电流表已烧坏B.电极B与导电纸接触不良C.电极A与导电纸接触不良D.两个电极都一定接触不良7.在电场中等势线描绘的实验中:(1)已有器材:平板、白纸、复写纸、图钉、两个电极、导线、还需要;(2)若有以下三种满偏电流不同、零刻度在中央的电流表可供选择,应选用( ) A.100μA B.0.5mA C.10mA(3)若有三个输出电压不同的直流电源可供选用,应选用( ) A.1.0V B.6.0V C.60V(4)若有二种规格的塑料板,其两个圆柱形电极间距离不同,应选用电极间距离稍(填“大”“小”)的塑料板进行实验.8.在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中,提供了下列操作步骤,其中有差错的步骤为,正确步骤的合理顺序可以是.①在导电纸上画出两个电极的连线②将白纸、复写纸、导电纸依次铺在木板上,并用图钉固定③闭合电键④将两个圆柱形电极平放在导电纸上,并通过电键分别与电源的正负极相连⑤在两个电极的连线上选取距离大致相等的5个基准点,并用探针把它们的位置印在白纸上⑥将灵敏电流计的两个接线柱与两个探针相连⑦将一个探针接在某个电极上,用另一个探针接触导电纸,探测出若干等势点,连接这些等势点就是一条等势线⑧将一个探针接触某个基准点不动,另一个探针缓慢的反复移动,当灵敏电流计示数为零时,用探针把这个等势点的位置印在白纸上,用上述方法,在基准点两侧个探测出5个等势点⑨探测另外4个基准点的等势点⑩断开电源,取下白纸,描出电场中的等势线9.一个学生在做“电场中等势线的描绘”实验时的主要准备步骤如下:(1)在木板上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张,导电纸有导电物质的一面朝下;(2)导电纸上平放着跟它接触良好的两个圆柱形电极,两电极分别与电源的两极相连;(3)从一个电流表(量程0-0.6A)的两个接线柱引出两支探针;(4)在导电纸上画出两个电极的连线,在连线上选取间距大致相等的5个点作基准点,并用探针把它们的位置复印在白纸上.这个学生所做的准备步骤中犯的重要错误是.10.某同学将两个小电极放在导电纸上加上电压,形成电流场来模拟两个异种点电荷产生的静电场,研究等势线的分布情况.他使两个电极相距10cm,电极间加上3V直流电压,然后在两个电极连线上每隔1cm取一点作为基准点,用灵敏电流计找出导电纸上和这些点等势的点,作出了一组等势线,如图9.6-7所示,试问:(1)两相邻等势线A与B、B与C、C与D……之间的电势差是否相等?为什么?(2)如果将两个电极之间的电压改为直流6V,等势线形状会不会发生变化?11.当你按实验中的方法正确得出了等势线以后,能否继续画出电场线?12.图9.6-8是描绘电场中等势线的实验装置,①图中有7个等间距的点,其中A、B为___________;②当电流从标有“+”号的接线柱流入灵敏电流计G时,其指针正向偏转,则当灵敏电流计表针______偏时,探针所接触的两点恰是等势点;③当探针1接在F点时,探针2应向____移,才能找到等势点.。
实验:用DIS描绘电场的等势线
用DIS描绘电场的等势线(学生实验)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DIS的电压传感器探测等势点,用描迹法把等势点连接成等势线。
用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场,当两探针与导电纸上电势相等的两点接触时,与探针相连的电压传感器的示数为零,从而可以利用电压传感器找出导电纸上的等势点,并依据等势点描绘出等势线。
三、实验器材DIS、木板、白纸、复写纸、导电纸、图钉若干、电池、电键、圆柱形电极两个、导线、电压传感器。
四、实验步骤1. 安装实验装置在平整的木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸。
将导电纸的导电面朝上,用图钉将它们固定好。
在导电纸上放两个与它接触良好的圆柱形电极,将电极A与电源的正极相连作为“正电荷”,电极B与电源的负极相连作为“负电荷”。
两个电极之间的距离约为10cm,电压为4—6V。
将两探针通过电压传感器连接到数据采集器的输入口。
2. 实验测量(1)选择基准点先将两个电极的位置压印在白纸上,然后在两电极的连线上,选取间距大致相等的5个点作为基准点,并用探针印在白纸上。
(2)探测等势点将两个探针分别拿在左右手中,用左手的探针跟导电纸上的某一基准点接触,然后用右手中的探针在导电纸平面上找若干个与基准点的电势差为零的点,用探针把这些点一一压印在白纸上,照这样的方法在每个基准点的两侧,各探测出五个等势点,每个等势点大约相距1cm。
(3)画等势线取出白纸,根据五组等势点画出五条平滑的曲线,它们就是等势线。
五、注意事项1. 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.2. 寻找等电势点时,应从基准点附近由近及远地逐渐推移,不可大跨度地移动,以免电势差过大.3. 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.【例1】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①②③。
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两点a、b,则当此探针与a点接触时,电表的指针应(填“左偏”、“指零”或“右偏”);当此探针与b点接触时,电表的指针应(填“左偏”、“指零”或“右偏”).【例2】“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中,采用的装置如下图甲所示。
电场中等势线描绘PPT课件
2020年10月2日
验原理: 3、实验器材: 4、实验步骤: ⑴安装置 :
(2)选基势点。在导电纸平
面两极的连线上,选取间距
大致相等的五个点作为基准
点,并用探针把它们的位置
复印在白纸上 。 2020年10月2日
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1、实验目的: 2、实验原理: 3、实验器材:4、实验步骤: ⑴安装置 (2)选基势点
4、实验步骤: ⑴安装置 :
2020年10月2日
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1、实验目的: 2、实验原理: 3、实验器材: 4、实验步骤:
⑴安装置 :等势线实验描绘器依次铺
放白纸、复写纸、导电纸各一张,导电纸 有导电物质的一面向上,再用压条把它们 一起压在木板上(如图10-1)。在导电纸上 放两个跟它接触良好的圆柱形电极并用螺 丝固定好,两极间距离约为10cm,电压约 为62v02。0年10再月2日从一个灵敏电流表的两个接线柱7
滑的曲线,他们就是等势线
。五组等势点画出五条平滑
的曲线,他们就是等势线。 2020年10月2日
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2020年10月2日
图10-1
12
练习 (1)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 给出的器材中,应该选用的是[ ] A.6伏的交流电源
B.6伏的直流电源
C.100伏的直流电源 D.量程0 0.5伏,零刻度在刻度盘中央的电压表
。照上述方法,再这个基准点的两侧,各探测出五个等
势点,每个等势点相距1cm。用同样的方法,探测出另
外四2个020年基10月准2日点的等势点;
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1、实验目的: 2、实验原理: 3、实验器材: 4、实验步骤: ⑴安装置 (2)选基势点 (3)探测等势点
(4)画等势线,取出白纸,
实验.等势线的描绘doc
实验:描绘电场中的等势线提出问题:等量异种点电荷的电场线是怎样的?等量异种点电荷的等势面是怎样分布的?这两个图形是怎么得来的?探究一:设计实验,寻找等量异种点电荷的等势线分布情况。
提示:1、如何得到等量异种点电荷?2、用何种仪器测量电势高低,寻找等势点?3、如何将寻找到的等势点记录下来?由于直接描绘静电场中的等势线非常困难,所以本利用恒定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。
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:电场中各点的电势是顺着电场线方向逐渐降低的实验原理: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场中的等势点,并依据等势点进行等势线的描绘。
器材:学生用低压电源或电池组(6V);灵敏电流计;开关;导电纸;白纸;复写张;圆柱形金属电极两个;探针两支;导线若干;木板或塑料底板。
探究二:实验操作方法(步骤)提示:1、导电纸、复写纸、白纸的叠放顺序怎样?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)?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,用图钉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(或用两枚图钉代替),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.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。
描绘电场中的等势线
描绘电场中的等势线引言在物理学中,电场是描述电荷周围空间中电力相互作用的概念。
电场中的等势线是指在同一电势值下的所有点组成的线,它们具有相同的电势能。
描绘电场中的等势线对于理解电场的分布和性质非常重要。
本文将介绍描绘电场中的等势线的方法以及该过程的重要性。
一、等势线的定义和基本概念1.1 电场的定义和性质在电磁学中,电场描述了电荷周围空间中的电力作用。
电场是一个向量场,它可以通过电场强度来描述。
电场强度的定义为单位正电荷在电场中所受的力,即E = F/q。
其中E表示电场强度,F表示电荷所受的力,q表示电荷量。
1.2 等势线的定义等势线是指处于同一电势值的所有点所构成的曲线或曲面。
在电场中,等势线表示所有具有相同电势能的点。
1.3 等势线的性质等势线具有以下几个重要性质:- 等势线上任意两点的电势值相等;- 等势线与电场线垂直;- 等势线的密度表示电场强度的大小。
二、描绘等势线的方法2.1 数值模拟方法数值模拟方法是一种通过计算机模拟电势场和等势线分布的方法。
这种方法使用有限元分析或有限差分方法,通过离散化电势场和电场线来计算等势线的位置。
在数值模拟方法中,首先需要确定电荷的位置、电荷量以及电场的边界条件。
然后,使用有限元分析或有限差分方法求解电场分布,最后通过等势线绘制算法来绘制等势线。
2.2 实验测量方法实验测量方法是一种通过实验测量电势差来描绘等势线的方法。
这种方法需要借助电位计等测量设备来测量不同点之间的电势差,然后根据电势差的大小来确定等势线的位置。
实验测量方法的优点是直观且准确,能够真实地反映出电势场的分布情况。
但是,这种方法比较繁琐且实验条件较为苛刻。
2.3 数学推导方法数学推导方法是一种通过解析求解电势场方程并绘制等势线的方法。
这种方法要求对电势场方程有一定的数学推导能力,需要求解偏微分方程或积分方程来得到等势线的方程式。
数学推导方法的优点是能够直接得到等势线的解析表达式,具有较高的精度和准确性。
电场中等势线的描绘
1 电场中等势线的描绘【实验目的】用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。
【实验原理与方法】本实验利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的静电场,当在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。
从而可以通过探针找出电流场中的等势点,并依据等势点绘出等势线。
【实验器材】1.DIS 电压传感器(或灵敏电流计);2.导电纸;3.直流电源(电压6伏左右);4.金属电极及探针各一对;5.电键及导线;6.木板;7.复写纸;8.白纸;9.直尺。
【实验原理】 :由于静电场和电流场遵循规律相似,利用导电纸上形成的电流场模拟静电场实验。
当电压传感器两个探针电势相同时,读数为零。
【实验步骤】○1安装实验装置, 如图所示,在一块平整的木板上,依次铺放白纸、复写纸、导电纸.导电纸有导电物质的一面向上.用图钉将它们固定好.在导电纸上放两个与它接触良好的圆柱形电极,电极A 与电源的正极相连作为“正电荷”,电极B与电源的负极相连作为“负电荷”.两个电极之间的距离约为10cm ,电压为4~6V 将两探针通过电压传感器连接到数据采集器的输入口,点击“实验单”中的“电压测量”,开始实验. ○2实验测量 (1)选择基准点,先将两个电极的位置压印在白纸上,然后在两电极的连线上,选取间距大致相等的5个点作为基准,使用探针把它们的位置压印在白纸上.(2)探测等势点,将两个探针分别拿在左、右手中.用左手中的探针跟导电纸上的某一基准点接触,然后用右手中的探针跟导电纸平面上找若干个与基准点的电势差为零的点,用探针把这些点一压印在白纸下.照这样的方法,在每个基准点的两侧,各探测出五个等势点,每个等势点大约相距1cm .(3)画等势线;取出白纸根据五组等势点画出五条平滑的曲线,不能连成折线,它们就是等势线【注意事项】1.一块平整的木板上,依次铺放白纸、复写纸、导电纸.导电纸有导电物质的一面(深色一面)应向上。
2.在探测与某一基准点电势相等的其它各点时,与该基准点相接触的探针要固定不动。
静电场电场线和等势线
静电场的电场线与等势线一、几种电场线与等势线二、等量同种(异种)电荷的电场线与等势线(x :连线方向;y :对称轴方向)1、比较Q1 、Q2的大小2、下图中场强为零的点在Q1 Q2 (A左侧AB之间B右侧)3、比较下图中Q A 、Q B的大小(都为正电荷)附:、四、取水平地面为零势面正电荷的电势分布象一座高山高度分面,负电荷的电势分布象一座峡谷高度分布列表比较下面均以无穷远处为零电势点,场强为零。
孤立的正点电荷电场线直线,起于正电荷,终止于无穷远。
场强离场源电荷越远,场强越小;与场源电荷等距的各点EA B组成的球面上场强大小相等,方向不同。
电势离场源电荷越远,电势越低;与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面,每点的电势为正。
等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面,离场源电荷越近,等势面越密。
孤立的负点电荷电场线直线,起于无穷远,终止于负电荷。
场强离场源电荷越远,场强越小;与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大小相等,方向不同。
电势离场源电荷越远,电势越高;与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面,每点的电势为负。
等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面,离场源电荷越近,等势面越密。
等量同种负点电荷电场线大部分是曲线,起于无穷远,终止于负电荷;有两条电场线是直线。
电势每点电势为负值。
连线上场强以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都是背离中点;由连线的一端到另一端,先减小再增大。
电势由连线的一端到另一端先升高再降低,中点电势最高不为零。
中场以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大垂线上强小相等,方向相反,都沿着中垂线指向中点;由中点至无穷远处,先增大再减小至零,必有一个位置场强最大。
电势中点电势最低,由中点至无穷远处逐渐升高至零。
等量同种正点电荷电场线大部分是曲线,起于正电荷,终止于无穷远;有两条电场线是直线。
电势每点电势为正值。
连线上场强以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都是指向中点;由连线的一端到另一端,先减小再增大。
实验静电场中等势线及描绘
实验静电场中等势线及描绘
如下,描绘实验静电场中的等势线:
实验过程中,我们使用了一个带电体(如一个带电盘子)。
首先,在一张白纸上放置该带电体。
然后,我们选取一些特定位置,在这些位置上测量电势。
我们使用了一个电势计来进行测量,该电势计可以测量出每个位置的电势差。
接下来,我们开始描绘等势线。
首先,我们选择一个点作为基准点,并给予该点一个特定的电势值。
然后,我们从这个基准点出发,在电势值保持不变的条件下,绘制出一条曲线。
这条曲线上的每个点都具有相同的电势值。
我们再次选择一个点,并给予它一个不同的电势值,然后从这个点出发绘制出另一条曲线。
我们重复这个过程,直到覆盖了整个实验区域。
最后,我们可以看到整个实验区域中等势线的分布情况。
这些等势线以曲线的形式存在,并且相互之间不会交叉。
等势线越靠近带电体,其间隔越密集,表示电势的变化越大。
而越远离带电体,等势线之间的间隔越大,表示电势的变化越小。
通过描绘等势线,我们可以更好地理解实验静电场的分布情况,并且可以得到关于电势的一些有用信息。
物理等势线知识点总结
物理等势线知识点总结一、等势线概念及特点在物理学中,等势线是指在空间中具有相同电势或者相同重力势能的线条。
在电学中,等势线是连结所有电势相等的点的曲线或面。
而在重力场中,等势线则是连接所有重力势能相等的点的曲线。
等势线是由于电场或者重力场的性质所决定的,具有一些特点和规律。
1. 等势线的特点(1)等势线上的任意两点具有相同的电势或重力势能。
(2)等势线的方向是垂直于电场线或重力场线的。
(3)等势线的密集程度表示电势梯度的大小,密集程度越大,梯度越大,反之亦然。
2. 等势线的性质(1)等势线与电场线(或重力场线)垂直。
(2)如果在电场中某点的电势为常数,则说明该点所在的等势线是一个球形或者圆柱形的曲面。
(3)电场线通过单位正电荷从高电势到低电势的方向。
二、电场中的等势线1. 电场中的等势线定义在电场中,等势线是与电场线垂直的曲线,它是连接所有电势相同的点的曲线。
通常用V 表示电势,则等势线满足如下的条件:∇V⋅dl = 0其中∇是梯度算子,dl是位移矢量。
这个条件表示沿着等势线的任意一点,电势的变化为零。
2. 电场中的等势线性质(1)等势线与电场线垂直。
(2)等势线的密集程度可以用来表示电势梯度的大小。
(3)在均匀电场中,等势线是平行的。
3. 电场中的等势线的绘制在绘制电场中的等势线时,通常将电场中的一点的电势作为参考点,然后通过改变这点的位置,计算其他点的电势,最终确定出等势线。
因为等势线是由相同电势的点组成的曲线,所以可以通过计算电势的方法来确定等势线。
4. 电场中的等势线的应用等势线在电场中有着重要的应用,它可以帮助我们理解电场分布情况、电势变化情况,通过等势线的分布情况可以快速地了解整个电场的性质。
另外,在实际应用中,等势线也可以用来分析电场中的电势能分布情况,帮助设计电场中的电路、电场中的电势阱等。
三、重力场中的等势线1. 重力场中的等势线定义在重力场中,等势线是连接所有重力势能相等的点的曲线。
等势线运用
等势线运用
如正负点电荷的等势线是以它为圆心的同心圆,为什么是这样呢?假设场源为零势能点,在正电荷的电场中将一个正电荷从场源移动到相同的长度,电场力做功相等,则电势能、电势相等,即圆周为等势线;匀强电场的等势线是垂直于电场线的线;其他电场的电场线则作为了解内容。
也就是电场线与等势线是描述电场的线,由电场本身决定,与试探电荷无关。
为了同样用等势线的疏密程度表示场强的强弱,规定每两条相邻等势线的电势差相等,即把电势差相等的等势线描绘出来。
高三物理《描迹法画-描绘电场中等势线》详说课件
答:能。具体做法:将电压表一端接某一电极, 另一端接探针,使探针与各基准点接触并在附 近移动,电压表读数相等的点即为等势点。
+
-
+
-
如图所示,若一探针对准基准点a1时,另一
探针指在a处,结果电流表指针向右偏,那么,要
找到a1的等势点,另一探针应往a的左边还是右
边移动?
左边
当你按实验中的方法正确得出了等
描绘电场中等势线
实验目的
用描迹法画出电场中一个 平面上的等势线
实验原理
利用导电纸上的恒定电流场模拟真空中
的静电场,当在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 中电流强度为零,从而可通过探针找出电流 场中的等势点,并依据等势点描出等势线。
等效替换的思想
实验仪器
学生电源(或干电池4节)、圆柱形电 极2个、导电纸、复写纸、白纸一张、检流
如果在“电场中等势线的描绘”的实验中,在
BE 下列所给出的器材扎中,应该选用的是________
(用器材前的字母表示)。 A、6V的交流电源。 B、6V的直流电源。 C、100V的交流电源。 D、量程0-0.5V,零刻度在刻度盘中央的电流表
E、量程0-300μ A,零刻度在刻度盘中央的电流表
1、用该实验所提供的器材能否描绘等量同种点
(4)用以上方法,将一个探针依次固定于b、c、 d、e点,分别找到与它们电势相等的点。
(5)取去导电纸,将白纸上有相同电势的点用 光滑曲线连接起来,即可得到五条等势线(如 图)
注意事项
1、使用灵敏电流计应选择零刻度的正中间的
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。 3、寻找等势点时,与该基准点相接触的探针要
等势线的描绘(共10张PPT)
第6页,共10页。
例2【04全国理综卷Ⅳ】图10中给出器材为:电源E(电动势为12V ,内阻 不计),木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张), 两个金属条A、B(平行放置在导电纸上,与导电纸接触良好,用作电极),滑
等势线的描绘
第1页,共10页。
[实验目的]
学会用描迹法画出电场中平面上的等势线;验证电场中各点的电势是顺 着电场线方向逐渐降低的;理解对等势线和电场线相互垂直,等势线不 会相交等性质。
[实验原理]
用导电纸中的稳恒电流场模拟真空中的静电场。
点拨:本实验是用两个带圆形电极模拟两等量异种点电荷在平面
内的电场。
刻度盘中央的电压表
E.量程0 300微安,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,它们的顺序是(自上
而下)①________②________③________ 在实验中,按下电键接通电路,若一探针与基准点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两点a、b,如图,4-7, 则当此探针与a点接触时,电表的指针应_______(填左偏、指零、右偏),
第2页,共10页。
[实验器材]
①白纸②复写纸③导电纸各一张④图钉4枚⑤平木板一块和圆柱
电极一对⑥直流电源(电压约为6伏)和电键一个、导线5根⑦ 灵敏电流计和探针两根⑧直尺(或三角板)
点拨①: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,纸上导电性能才能一 致,否则会使测绘出的等势线产生畸变。 点拨②:对圆柱电极应一样大,直径为1厘米。
[实验步骤] 课件演示
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电场中等势线的描绘【实验目的】用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。
【实验原理与方法】本实验利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的静电场,当在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。
从而可以通过探针找出电流场中的等势点,并依据等势点绘出等势线。
【实验器材】1.DIS电压传感器(或灵敏电流计);2.导电纸;3.直流电源(电压6伏左右);4.金属电极及探针各一对;5.电键及导线;6.木板;7.复写纸;8.白纸;9.直尺。
【实验原理】:由于静电场和电流场遵循规律相似,利用导电纸上形成的电流场模拟静电场实验。
当电压传感器两个探针电势相同时,读数为零。
【实验步骤】○1安装实验装置,如图所示,在一块平整的木板上,依次铺放白纸、复写纸、导电纸.导电纸有导电物质的一面向上.用图钉将它们固定好.在导电纸上放两个与它接触良好的圆柱形电极,电极A与电源的正极相连作为“正电荷”,电极B与电源的负极相连作为“负电荷”.两个电极之间的距离约为10cm,电压为4~6V将两探针通过电压传感器连接到数据采集器的输入口,点击“实验单”中的“电压测量”,开始实验.○2实验测量(1)选择基准点,先将两个电极的位置压印在白纸上,然后在两电极的连线上,选取间距大致相等的5个点作为基准,使用探针把它们的位置压印在白纸上.(2)探测等势点,将两个探针分别拿在左、右手中.用左手中的探针跟导电纸上的某一基准点接触,然后用右手中的探针跟导电纸平面上找若干个与基准点的电势差为零的点,用探针把这些点一压印在白纸下.照这样的方法,在每个基准点的两侧,各探测出五个等势点,每个等势点大约相距1cm.(3)画等势线;取出白纸根据五组等势点画出五条平滑的曲线,不能连成折线,它们就是等势线【注意事项】1.一块平整的木板上,依次铺放白纸、复写纸、导电纸.导电纸有导电物质的一面(深色一面)应向上。
2.在探测与某一基准点电势相等的其它各点时,与该基准点相接触的探针要固定不动。
3.绝不允许将两探针分别同时触到电极,以防烧坏电流计。
4.为迅速判断测试点电势的高低,实验前最好判断电流流向与电流表指针的偏转关系(如电流左进,指针左摆或电流右进指针左摆)。
5.画等势线;取出白纸根据五组等势点画出五条平滑的曲线,不能连成折线6.电极与导电纸应有良好接触否则会影响实验正常进行说明:本实验的电流表有如下特点:【练习】1.在描绘电场中等势线的实验中(1)实验时需在木板上依次铺放____白__纸,____复写____纸和__导电____纸;(2)今有100μA、0.5mA、10mA电流表各一块供选用,则应选_100μA___的电流表较好;(3)在实验中,按下电键接通电路,若一探针与基准点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两点a、b,则当此探针与a点接触时,电表的指针应__指零_____(填左偏、指零、右偏),当此探针与b点接触时,电表的指针应___指零____(填左偏、指零、右偏)。
2.当你按实验中的方法正确得出了等势线以后,能否继续画出电场线?分析与解答:可以,由于电场线与等势线处处垂直,故而只要画出与诸条等势线相交且垂直的曲线就是电场线。
本题思维点拨:我们知道,电势相等的点组成的面(线)叫等势面(线),必须掌握点电荷、等量异种电荷的电场及匀强电场中等势面(线)的分布情况。
等势面的特点是:①等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功。
②等势面一定跟电场线垂直,而且电场线总是由电势高的等势面指向电势较低的等势面。
③我们在画等势面时通常让相邻的等势面间的电势差相等(也就是所谓的等差等势面)。
这样,在等势面密的地方电场强度大,等势面疏的地方电场强度小。
请同学们思考一下我们按照实验要求所绘出的等势线是不是等差等势线。
由于直接画电场线比较困难,所以在一般情况下,我们总是先画出等势线,再根据“等势面一定跟电场线垂直”的特点,进一步画出电场线。
3.图6-3是描绘电场中等势线的实验装置①图中有7个等间距的点,其中A、B为___________;②当电流从标有“+”号的接线柱流入灵敏电流计G时,其指针正向偏转,则当灵敏电流计指针______偏时,探针所接触的两点恰是等势点;③当探针1接在F点时,探针2应在F点的正上方或者正下方的某个位置往____移,才能找到等势点。
分析与解答①金属电极,其中A为正极,B为负极;②不;③右。
本题思维点拨:找等势点是本实验的关键所在,导电纸上任何一点都可以找出无数个等势点,但我们为了使得描绘的等势线更规范一些,所以选了等间距的C、D、E、F、G五个基准点,这样描绘出的等势线看起来较有规律。
当我们用探针1按住某一个基准点时,另一个探针2在适当位置轻轻滑动,这时灵敏电流计中指针摆动,说明两探针之间有电势差,只有两探针间电势差为零时,灵敏电流计指针不偏转,指向零位置,这时说明我们已找到了一个等势点,可将探针2用力按一下,复印出该等势点的位置。
牢记等量异号点电荷的等势线分布情况可帮助我们迅速找到F的等势点。
4.在“电场中等势线描绘”的实验中,每相差一定的电势就画一条等势线,那么这些等势线在空间的分布是_____。
A.以两极连线为轴的轴对称图形B.以两电极连线的中垂线为轴的轴对称图形C.以两电极连线的中点为中心的中心对称图形D.各等势线之间的距离相等E.距电极越近,等势线越密集分析与解答A、B、E。
本题思维点拨:我们按照实验要求所模拟绘出的等量异种电荷电场的等势线以电荷(两个电极就相当于正负电荷)为参照点非常有规律地排列着。
它们是以电极连线的中垂线(可规定为零势线)为对称轴两边对称的图形,正、负电荷也处于对称位置。
另一种对称是以两电荷的连线为对称轴,上面一半等势线和下面一半等势线相对称,这也是一种轴对称关系。
5.在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中,如果将电源电压降低一些,则以下判断正确的是()A.描绘出的等势线形状与原来相同B.描绘出的等势线形状与原来不同C.基准点之间电势差比原来小一些D.基准点之间电势差比原来大一些解析:电压对等势线的形状没有影响,如果电源电压降低了,两个电极间的电势差随之降低,基准点之间的电势差当然随之降低.答案:AC6.在用电流的电场模拟静电场描绘电场中等势线的实验中,如图实-5所用的电表指针偏转方向与流入电流的关系是:当电流从正接线柱流入电表时,指针偏向正接线柱一侧.一位学生用这个电表探测基准点2两侧的等势点时,把接电表正接线柱的探针E1接触基准点2,把接电表负接线柱的探针E2接触纸上某一点,发现表的指针发生了偏转,为了探测到等势点,则()A.若电表指针偏向正接线柱一侧,E2应右移B.若电表指针偏向正接线柱一侧,E2应左移C.若电表指针偏向负接线柱一侧,E2应右移D.若电表指针偏向负接线柱一侧,E2应左移解析:若电表指针偏向正接线柱一侧,说明探针E1的电势高于E2的电势,E2应向左移动,所以B项正确;若指针偏向负接线柱一侧,说明探针E2的电势高于E1的电势,E2应向右移动,C项正确.答案:BC7.在“描绘电场中等势线”的实验中,有以下一些操作步骤:A.在导电纸上画出两电极的连线B.将灵敏电流表的一个探针接一个电极,用另一个探针接触导电纸,缓慢移动,可找出一系列等势点C.在平板上先铺上白纸,再铺上复写纸,然后再铺上导电纸D.安好电极,接好电路E.在两电极a、b的连线上,等距离地取五个基准点c、d、e、f、g,并复印在白纸上,如图所示.F.电流表的一个探针接触某个基准点不动,另一个探针缓慢地移动到电流表指针示数为零时,复印此点,即可找出许多等势点.G.闭合开关选取合理的操作步骤,并按顺序排列为:________.解析:灵敏电流表的一个探针不要与电极直接接触,故B步不合理,正确的顺序为CDAEGF. 答案:CDAEGF8.在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中,下列所给出的器材中,应该选用的是________(用器材前的字母表示).A.6 V的交流电源B.6 V的直流电源C.100 V的直流电源D.量程0~0.5 V,零刻度在刻度盘中央的电压表E.量程0~300 μA,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①________、②________、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两点a、b(如图实-8所示),则当此探针与a点接触时,电表的指针应________(填“左偏”、“指零”或“右偏”);当此探针与b点接触时,电表的指针应__________________________________(填“左偏”、“指零”或“右偏”).解析: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,应选择量程较小的电流表,才能够提高测量的精确度,为减小误差,电流表应该选择E;本实验是用恒定的电流场来模拟等量异种电荷的静电场,所以电源应该选B;根据实验原理,可分析复写纸、导电纸、白纸的铺设顺序,注意这里要求的是自上而下.答案:B、E导电纸复写纸白纸指零指零9.图中给出的器材为:电源E(电动势为12 V,内阻不计),木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张),两个金属条A、B(平行放置在导电纸上,与导电纸接触良好,用作电极),滑动变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻),直流电压表V(量程为6 V,内阻很大,其负接线柱与B极相连,正接线柱与探针P相连),开关S.现要用图中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线,AB间的电压要求取为6 V.(Ⅰ)在图中连线,画成实验电路原理图(Ⅱ)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.a.接好实验电路.b.________把变阻器的滑动触头移到靠近D端处.___.c.合上S,并将探针P与A相接触.d.___调节R,使电压表读数为6 V.________.e.用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上,画一线段连接AB两极,在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点,用探针把它们的位置压印在白纸上.f.将探针与某一基准点相接触,____记下电压表读数,在导电纸上移动探针,找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点.____,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.用相同的方法找出此基准点的其他等势点.g.重复步骤f,找出其他4个基准点的等势点.取出白纸,画出各条等势线.(Ⅰ)AB间电压要求取为6 V,而电源电动势为12 V,所以变阻器必须作分压器,电路连接如图所示.10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二个__________产生____;用__________探测等势点。