实验十用描迹法画出电场中平面上的等势线
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实验十 用描迹法画出电场中平面上的等势线 要点归纳
【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】
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，与探针相连的灵敏 电流表中通过的电流为零，指针不偏转，从而可以利用 灵敏电流表找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘 出等势线.
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2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
(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.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，如图乙.
【注意事项】
1.使用的灵敏电流表，应选择零刻度在正中间的那种. 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.
【例2】 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6 V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.
图3
(1)五个基准点中，电势最低的点是：
图4
(1)图4中已画出实验原理图的部分连线，请画出其余连
线，使之能达到实验目的.
(2)若实验装置安装正确，进行了正确的连线，并已按
实验要求调节好A1（或A2）与B间的电压.画一线段连接
A1、A2两极，在此线段上选三个基点a、b、c，且有A1a=
ab=bc=cA2.Mb是A1A2的中垂线，d是Mb上的一点.下列
【实验器材】
木板、白纸、复写纸、导电纸、圆柱形电极、导线、电 池、电键、探针、灵敏电流表.
【实验步骤】
1.安装 (1)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，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 与导电纸接触完好）. (2)两个圆柱形铜电极A、B相距约为10 cm，将电极A、 B分别与6 V的直流电源的正、负极相连接，如图1甲所 示.
高，红笔处电势低，红笔接在d点.
(3)据电路电势分布： a ,g ，接左g的表右 笔应向左移动.
答案 (1)e (2)d (3)左
创新实验 【例3】 用下列器材和仪器可模拟描绘两个等量同种点
电荷形成的电场中等势线的分布情况. 木板N，白纸、复写纸、导电纸各一张，电动势为12 V、 内电阻不计的电源E，用作电极的金属小圆柱（带有接 线柱）A1、A2，环状金属环B（放置在导电纸上并压紧 使之与导电纸接触良好），滑动变阻器R和定值电阻R0 各一个，量程为0~6 V、内阻很大的直流电压表一块， 一支探笔P，开关S和若干导线.将A1、A2和金属环B按如 图4所示位置固定在装置上，调节A1（或A2）与B间的电 压，图中金属环B的轮廓线与两个等量同种电荷的一个 等势面（线）重合.现要描绘B环内两电荷的等势线.
图1 (3)将两根探针分别接到电流计的“+”“-”接线柱上. 2.选基准点 在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取大致等距 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.探测等势点 (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1 cm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.
（填“左偏”、“指零”或“右偏”）.
图2 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，只有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号电荷 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、白纸的铺放顺序，注意这里要求的是自上 而下. 答案 BE 导电纸 复写纸 白纸 指零 指零
发现电流表指针偏离刻度盘中央位置.“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 d 今 f指针左偏，说明电流是黑进，即黑笔处电势
说法中正确的是
（）
A.在S闭合前，滑动变阻器的滑动触头应移至D端 B.若将探针P按接在a点，电压表示数为U，当把P移至e
.
(2)若用图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相连垂直）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，
4.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.
【误差分析】
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.
典例剖析
【例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 （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
【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】
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，与探针相连的灵敏 电流表中通过的电流为零，指针不偏转，从而可以利用 灵敏电流表找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘 出等势线.
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2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
(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.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，如图乙.
【注意事项】
1.使用的灵敏电流表，应选择零刻度在正中间的那种. 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.
【例2】 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6 V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.
图3
(1)五个基准点中，电势最低的点是：
图4
(1)图4中已画出实验原理图的部分连线，请画出其余连
线，使之能达到实验目的.
(2)若实验装置安装正确，进行了正确的连线，并已按
实验要求调节好A1（或A2）与B间的电压.画一线段连接
A1、A2两极，在此线段上选三个基点a、b、c，且有A1a=
ab=bc=cA2.Mb是A1A2的中垂线，d是Mb上的一点.下列
【实验器材】
木板、白纸、复写纸、导电纸、圆柱形电极、导线、电 池、电键、探针、灵敏电流表.
【实验步骤】
1.安装 (1)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，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 与导电纸接触完好）. (2)两个圆柱形铜电极A、B相距约为10 cm，将电极A、 B分别与6 V的直流电源的正、负极相连接，如图1甲所 示.
高，红笔处电势低，红笔接在d点.
(3)据电路电势分布： a ,g ，接左g的表右 笔应向左移动.
答案 (1)e (2)d (3)左
创新实验 【例3】 用下列器材和仪器可模拟描绘两个等量同种点
电荷形成的电场中等势线的分布情况. 木板N，白纸、复写纸、导电纸各一张，电动势为12 V、 内电阻不计的电源E，用作电极的金属小圆柱（带有接 线柱）A1、A2，环状金属环B（放置在导电纸上并压紧 使之与导电纸接触良好），滑动变阻器R和定值电阻R0 各一个，量程为0~6 V、内阻很大的直流电压表一块， 一支探笔P，开关S和若干导线.将A1、A2和金属环B按如 图4所示位置固定在装置上，调节A1（或A2）与B间的电 压，图中金属环B的轮廓线与两个等量同种电荷的一个 等势面（线）重合.现要描绘B环内两电荷的等势线.
图1 (3)将两根探针分别接到电流计的“+”“-”接线柱上. 2.选基准点 在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取大致等距 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.探测等势点 (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1 cm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.
（填“左偏”、“指零”或“右偏”）.
图2 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，只有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号电荷 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、白纸的铺放顺序，注意这里要求的是自上 而下. 答案 BE 导电纸 复写纸 白纸 指零 指零
发现电流表指针偏离刻度盘中央位置.“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 d 今 f指针左偏，说明电流是黑进，即黑笔处电势
说法中正确的是
（）
A.在S闭合前，滑动变阻器的滑动触头应移至D端 B.若将探针P按接在a点，电压表示数为U，当把P移至e
.
(2)若用图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相连垂直）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，
4.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.
【误差分析】
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.
典例剖析
【例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 （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