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（十）用描迹法画出电场中的等势线

一、实验思想方法和原理

1、用恒定电流的电场模拟静电场

（1）设计电子仪器（如示波器、电子显微镜等），常常需要知道电极所产生的电场情况，而测定电势比测定电场强度容易。

（2）测绘出电场的等势面，再根据电场线与等势面相垂直，即可绘出电场线的分布图。

（3）测绘等势面首先要找等势点。学生用的实验仪器是磁电式测量仪表，而一般磁电式测量仪表，都是根据电流在磁场中的受力制成的，只有电表中有电流通过才能工作。

（4）静电场中不存在电流，因此不能用磁电式仪表测出等势点。

（5）恒定电流场与静电场相似，所以可以用恒定电流的电场模拟静电场。

2、选取等量异种电荷

（1）从静电学的角度看，可以用静电感应的方法取得等量异种电荷。但正如上面所说，这样的两个电荷形成的电场是不能用磁电式仪表测出等势点的。

（2）既然是用恒定电流场模拟静电场，就用与直流电源两端相接的圆柱形电极来模拟等量异种电荷。

3、等势点的测定

（1）如图1所示，将直流恒压电源通过圆柱形电极与导电纸组成闭合回路，导电纸为外电路，相当于若干条导线并联接在电极两端。

（2）画两极间的连线，在连线上大致分成六等分，得到五个基准点。

（3）如图2，找与a点电势相等的点，就将a点、导电纸、以及导电纸上的另一点连成闭合回路，回路中无电流时，说明导电纸上的点与a点等电势。否则将有电流从高电势点流向低电势点。

abocdGabocd图1图2

abocd

G

abocd

图1

图2

图3

4、等势线的描绘

（1）如上（3）所示，在各基准点两侧找到与各基准点等势的点，用探针将找到的点在导电纸上通过复写纸印到白纸上。

（2）如图3，将各个基准点的等势点连成平滑的等势线。

二、实验方法迁移

1、用该实验所提供的器材能否描绘等量同种点电荷电场中的等势线？

2、若本实验中没有灵敏电流计，是否可以用电压表代替？如果能，写出具体做法。

3、将圆柱形电极改成平行板电极，可否描绘平行板电场的等势线？如果能，写出具体做法。

三、练习题

1、在“电场中等势线的描绘”的实验中

（1）在下列所给出的器材扎中，应该选用的是

A、6Ｖ交流电源B、6V直流电源C、220V交流电源

D、量程0~0.6A，零刻度在刻度盘中央的电流表

E、量程0~300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表

（2）在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，铺放的顺序自上而下为①、②、③。

（3）在实验中，提供了下列操作步骤

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，并用图钉把它们固定在木板上；

③闭合电键；

④把两个圆柱形电极平放在导电纸上，并通过电键分别与电源的正负极相连；

⑤在两个电极连线上选取间距大致相等的五个点作为基准点，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，连接这些等势点为等势线；

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，用探针把点的位置复印在白纸上，用上述方法，在该基准点两侧各探测出五个等势点；

用上述方法探测出另外四个基准点的等势点；

⑨断开电源，取下白纸，描出电场中的等势线。

a、其中有差错的步骤为。

b、正确的操作步骤为（填序号）。

2、如图所示为描绘电场中等势线的装置，图中A、N、C、D、B间距相等，其中A、B为金属柱。当电流从正接线柱流入灵敏电流表G时，其指针向正接线柱一侧偏转。

ANCDB

A

N

C

D

B

G

+

-

a

b

S

⑵当探针b接在C点，探针a接在某点时，G表指针

向负接线柱一侧偏，为了寻得等势点，探针a应

（选填“向左”或“向右”）移动，才可找到等势点。

四、高考题选

（96年）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

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①②③。

在实验中，按下电键，接