用描迹法画出电场中平面上的等势线

图s-10-1

图s-10-2

实验十 用描迹法画出电场中平面上的等势线

特别提示

实验原理

直接描绘静电场中的等势线是比较困难的。但由于稳恒电流场遵从的规律在形式上和静电场相似，所以可以用来模拟静电场。

用导电纸上形成的恒定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。其

电路连接示意图如图s-10-1所示。

因为电场线和等势面垂直，通过实验测绘出电场的等势

面（线），如图s-10-2所示，利用电场线和它正交的关系，

就可画出两等量异种电荷间的电场线分布。

注意事项

⑪使用的灵敏电流计，应选择零刻度在正中间的那种。

⑫安放导电纸时，导电纸的一面应朝上，且电源与导电纸

的相对位置不能改变。

⑬寻找等电势点时，应从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可冒然进行大跨度的移动，以免电势差过大，发生电流计超量程现象。

⑭该实验模拟的是等量异种点电荷电场的等电势线。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。

⑮导电纸上所涂导电物质相当薄，确定等势点时不应用探针在导电纸上反复划动，应用点接触法。

误差分析

⑪电流表的精度是本实验产生误差的主要原因之一。

⑫电极与导电纸的接触程度将影响实验结果，对此，安装电极时要加以注意。

⑬导电纸涂层的均匀程度也是产生误差的主要原因之一，只有导电涂层均匀，其导电性才能一致，否则测绘出的等势线将产生畸变。

典型例题

例：如图s-10-3所示，是描绘电场中等势线的实验装置，⑪图中

A 、

B 为___________；⑫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；⑬当探针I 接在D 点，探针II 接在某

点时，表G 指针偏向负接线柱一侧，为了寻得等电势点，探针II

应向 （填向左或向右）移。

分析与解

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 等基准点，这样描绘出的等势线是等电势差的等势线，看起来较有规律。当用探针Ⅰ按住某一个基准点时，另一个探针Ⅱ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，可将探针用力Ⅱ按一下，复印出该等势点的位置。

本题的答案是：⑪金属圆柱电极，其中B 为正极，A 为负极；⑫不；⑬左。

自我检测

1、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

2、如果在做《用描迹法画出电场中平面上的等势线》的实验中，在下列所给出器材中，应该选用的是 （ ）

A ．6V 的交流电源

B ．6V 的直流电源

C ．100V 的直流电源

D ．量程0—0.5V ，零刻度在刻度盘中央的电压表

图s-10-3

（E）量程0—300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表

在实验中，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，按下开关，接通电路，若一个探针与Ａ、Ｂ中Array点的基准点O接触，另一探针的两侧找到了实验所需的a、b点，

如图s-10-4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）；当探针与b点接触时，电表的指针应

图s-10-4

（填左偏、指零或右偏）。

3、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，请指出有

差错的步骤为，并将正确的步骤选出，按合理的顺序将操作步骤的顺序号填

在下面的横线上：。

①在导电纸上画出两个电极的连线。②将白纸、复写纸、导电纸依次铺放在木板上，并用

图钉把三层固定在木板上。③把开关闭合。④把两个圆柱形电极平放在导电纸上，并通过

开关分别与电源的正负极相连。⑤在两个电极的连线上选取间距大致相等的五个基准点，

并用探针把它们的位置复印在白纸上。⑥将灵敏电流计的两个接线柱与两个探针相接。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，连接这些平

滑曲线就是一条等势线。⑧将一个探针接触某个基准点不动，另一探针缓慢地反复移动，

当灵敏电流计示数为零时，用探针把这个等势点的位置复印在白纸上，用上述方法，在该

基准点两侧各探出五个等势点。⑨探测出另外四个基准点的等势点。⑩断开电源，取下白

纸，描出电场中的等势线。

4、某同学用直流电压表代替灵敏电流计来做《用描迹法画出电场中平面上的等势线》实

验，他能成功吗？请评价哪种方法更精确。