实验十用描迹法画出电场中平面上的等势线.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验十 用描迹法画出电场中平面上的等势线,【,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,】,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.,要点归纳,【,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.,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.,(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.,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 A,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,_,.,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,（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,【,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：,.,(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，发现电流表指针偏离刻度盘中央位置.为使指针仍指在刻度盘中央（即不发生偏转），应将接,g,的表笔向,（填“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 今指针左偏，说明电流是黑进，即黑笔处电势高，红笔处电势低，红笔接在,d,点.,(3)据电路电势分布：,，接,g,的表笔应向左移动.,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）,A,1,、,A,2,，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,R,0,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,A,1,、,A,2,和金属环,B,按如,图4所示位置固定在装置上，调节,A,1,（或,A,2,）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,A,1,（或,A,2,）与,B,间的电压.画一线段连接,A,1,、,A,2,两极，在此线段上选三个基点,a,、,b,、,c,，且有,A,1,a,=,ab,=,bc,=,cA,2,.,Mb,是,A,1,A,2,的中垂线，,d,是,Mb,上的一点.下列说法中正确的是（）,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,点按接，电压表示数也为,U,，则,a,、,e,两点是等势点,C.若将探针,P,按接在,b,点，电压表示数为,U,，当把,P,移至,d,点按接，因,b,、,d,两点是等势点，所以电压表示数也为,U,D.若将探针,P,按接在,a,点，电压表示数为,U,，当把,P,移至,c,点按接，电压表示数一定为,U,解析,(1)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，用作电极的金属小圆柱（带用接线柱）,A,1,、,A,2,应连接在一起与滑动变阻器的滑动触头相接.滑动变阻器的,D,端、电压表的负接线柱与电源负极相接.,(2)若将探针,P,按接在,b,点，电压表示数为,U,，当把,P,移至,d,点按接，因,b,点电势高于,d,点电势，所以电压表示数应小于,U,，C错误.,答案,(1)如下图,(2)ABD,素能提升,1.在等势线的描绘实验中，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,电源电压对等势线的形状并没有影响；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减小.,AC,2.在“用描迹法画出电场中平面上的,等势线”的实验中，先在平板上依,次铺好白纸、复写纸和导电纸，将,电源、开关和电极,A,、,B,按图5所示,连接好.将灵敏电流计的两个接线,柱分别和两个探针相连接，并判断,出灵敏电流计的指针偏转方向与电流方向间的关系是：当电流由正接线柱流入灵敏电流计时，灵敏电流计的指针向右偏转.在电极,A,、,B,的连线上等距离地取,a,、,b,、,c,、,d,、,e,等5个基准点，闭合开头S后，用一个探针接触某一基准点，另一探针在导电纸上缓慢移动，直到电流计示数为零，则此时另一探针所在位置与基准点等电势.由此可以找到一系列的等势点，进而描绘出过该基准点的等势线.,图5,(1)若在图中连接灵敏电流计正接线柱的探针接触,a,点，连接灵敏电流计负接线柱的探针接触,b,点时，灵敏电流计的指针向左偏转，则可以判断出电极,A,接在电源的_,极上（选填“正”或“负”）.,(2)若灵敏电流计的两个探针分别接触,a,点和,b,点，灵敏电流计的示数为,I,1,；若灵敏电流计的两个探针分别接触,b,点和,c,点，灵敏电流计的示数为,I,2,.则,I,1,和,I,2,相比较，有,I,1,I,2,(选填“大于”、“小于”或“等于”).,(3)若在实验中连接好电路，用一个探针接触某一基准点，在导电纸上移动另一探针时发现电流计示数总是零，若灵敏电流计及其与探针的连接都是完好的，用多用电表检查,A,、,B,电极间的电压也正常，那么故障出现的原因可能是,.,解析,(1)由灵敏电流计的指针向左偏转可知电流由负接线柱流入电流计，电极,A,接在电源的负极上；,(2)由等量异号电荷电场线图可知,ab,之间的电场线比,bc,之间的电场线密，,ab,之间的电势差大于,bc,之间的电势差，所以,I,1,大于,I,2,;,(3)若发现电流计示数总是零，说明,A,、,B,电极之间没有形成电流场，原因是导电纸放反了或电极与导电纸之间接触不好.,答案,(1)负 (2)大于 (3)导电纸放反了，电极与导电纸之间接触不好（只要给出一条合理的原因即可）.,3.图6中给的器材为：,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.,图6,(1)在图6中连线，画成实验电路原理图;,（）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.,.,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,(),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.,()b.把变阻器的滑动触头移到靠近,D,端处.,d,.调节,R,，使电压表读数为6 V.f.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.,返回,。