实专4 描绘等势线

实专4描绘等势线

【回归课本】用稳恒电流场模拟静电场

1．实验原理：本实验是利用导电纸上形成的稳恒电流场模拟静电场来做实验的。因此实验中与6V直流电源正极相连接的电极相当于正电荷，与6V直流电源负极相连接的电极相当于负电荷。

2．实验器材：木板、白纸、复写纸、导电纸、图订、圆柱形电极两个、探针两个、灵敏电流表、电池、电键、导线。

3．易错点：

（1）从下到上依次铺放白纸、复写纸、导电纸。

（2）只能用灵敏电流计，不能用安培表。

（3）一只探针在基点不动，一只探针轻轻滑动探针，不能两个同时动。

【真题引路】

《例1》(96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

(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(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(如右上图)，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”)。

答案：B、E ①导电纸②复写纸③白纸指零，指零

《例2》（04年全国）如图中给出的器材为：

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）；

滑线变阻器R（其总电阻值小于两平行电极间导电纸的电阻）；

直流电压表（量程为6V，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6V．（1）在图中连线，画成实验电路原理图．

（2）下面是重要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方．

a．接好实验电路．

b．____________________________________________．

c．合上S，并将探针P与A相接触．

d．____________________________________________．

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，________________________，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．

答案：（1）连接线路如图所示．

（2）把变阻器的滑动触头移到靠近D 端处．调节R ，使电压表读数

为6V ．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。

【创新练习】

1．在“用描迹法画出电场中平面上的等势

线”实验中，用在导电纸上形成的电流场模

拟静电场，描绘一个平面上的等势线。吴利

同学想模拟带负电的点电荷附近电场在一

个平面上的等势线，他在木板上依次铺上白

纸、复写纸、导电纸，并用图钉固定，然后

在导电线中央固定一个小圆柱形电极A ，如

图甲所示。

（1）还需要一个什么形状的电极？答：_____。在图甲中画出示意图，并完成电路连接。

（2）通电后，要描绘出过C 点的等势线，还需要的仪器是________________，操作步骤是

____________________________________________________________________________。

（3）描绘出的等势线应是正圆形，而实验中实际得到的图样却出现明显变形，如图乙所示。右边明显偏离圆形而外凸起，其原因可能是____________________________。（写出一个即可）

2．用下面的方法可以测量物体的带电量.图中小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于O 点，O 点固定一个可测量

丝线偏离竖直方向角度的量角器，M 、N 是两块相同的、正对着竖直放置的金属板（加上电压后其内部电场可视为匀强电场）.另外还要用

到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电源、开关、滑动变阻器及

导线若干．简要的实验步骤如下：

①用天平测出小球的质量m ，按图所示进行器材的安装，并用刻

度尺测出M 、N 板之间的距离d,使小球带上一定的电量；

②连接电路（请在图中的虚线框内画出实验所用的电路图，电源、开关已画出）； ③闭合开关，调节滑动变阻器滑动片的位置，读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度θ；

④以电压U 为纵坐标，以 为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率k ； ⑤小球的带电量q = 。（用m 、d 、k 等物理量表示）

参考答案

1．（1）圆环；如图

（2）带两个探针的灵敏电流表；用一个探针与导电纸上的C 点接触，另一个探针在导电纸上试触，触到某一点时如果电流表指

针不偏转，则把这点记录下来，再把记录

下来的点连成一条光滑的曲线，即为过C

点的等势线。

（3）可能是导电纸各处的电阻率不均

匀，右边电阻率比其它部分大；或圆环形

电极不规则，右边半径较大；或圆环形电

极右边部分与导电纸接触不紧密，等等。

3．②如右图所示：

④tanθ， ⑤k mgd