用DIS描绘电场的等势线(实验报告)

物理实验报告

实验课题：用DIS描绘电场的等势线

班级姓名学号日期

实验目的：

用描迹法画出电场中的一个平面上的等势线。

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。

物理方法：

等效替代（用恒定电流的电场来模拟静电场）

实验器材：

DIS（数字信息系统）、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。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个点作为基准点，并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手、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5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5组等势点画出5条平滑的曲线。它们就是等势线。

实验记录：

注意事项：

1．导电纸有导电物质的一面应向上。

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。

如用的是灵敏电流计，则

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）。

实验结论：

误差分析：

实验练习：

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______纸，________纸和______纸；

（2）今有100μA、0．5mA、10mA电流表各一块供选用，则应选______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_______（填左偏、指零、右偏），当此探针与b点接触时，电表的指针应_______（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？

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。

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

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

6．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

7．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：________.

8．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”)．

9．( 1 )在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，给出下列器材，应选用是______（用字母表示）。

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

E．量程0～300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表

（2）该实验装置如图所示，如果以a、b两个电极的连线为x轴，以

a、b连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定置于y轴上的某一点，合上

开关S，而将另一探针由O点左侧沿x轴正方向移到O点右侧的过程中，灵敏电流表G的指针与零刻度夹角的变化情况是__________。

A．逐渐增大B．逐渐减小C．先变大后变小D．先变小后变大