实验用描迹法画出电场中平面上的等势线用描迹法画出电场中一个平面上的等势线.用导电纸上形成的稳恒电流场模拟静电场：两探针与导电纸上电势相等的两点接触时，示数为零，借助电流计的这一点，找到多个等势点描出等势线.学生用低压直流电源或电池组（约6V）、灵敏电流
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、开关、导电纸、复写纸、白纸、圆柱形金属电极两个、探针两个、图钉、导线若干、带固定螺杆的平整塑料板.1.器材安装（1）铺“三纸”：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，并用图钉固定.（2）固电极：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），A、B相距约10cm.（3）接线路：按如图所示连接电路.①将电极A、B分别与6V的直流电源的正、负极相连接.②将两根探针分别接到电流计的“+”、“-”接线柱上.2.基准点选取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a、b、c、d、e作基准点,并用探针把它们的位置复印在白纸上.3.等势点探测（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1cm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.等势线描绘取出白纸,根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线,如图所示.1.电流表的精度是产生误差的主要因素之一2.导电纸是否符合要求也是产生误差的因素.（导电纸电阻率应远大于金属电极的电阻率）3.电极与导电纸接触不良造成误差4.圆柱形电极的大小也会造成误差.（一般选用直径为1cm的磨平铜柱作电极）1．灵敏电流表必须选零刻度在中央的（对双量程灵敏电流表应选较小的量程），电源必须是直流稳压电源，电压为6V2．电流表不要直接接在电源上，以防偶然出现的大电流烧坏电流表3.几种纸的顺序：自下而上是白纸、复写纸、导电纸，其中导电纸有导电物质的一面向上4.两圆柱形金属电极要与导电纸良好接触，且不能太靠近导电纸边缘5.寻找等势点的方法：应从基准点附近由近及远逐渐推移，不能大幅度移动6.导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸上划动，要用点触法1.本实验中可用电压表代替灵敏电流表实验原理、步骤相当，只是将第三步“等势点探测”作调整.第三步“等势点探测”调整为：（1）将电压表负极接负极柱电极B，电压表正极接一探针.（2）先测某基准点电压，然后在基准点左右两侧找使电压表读数相同的点，该点即为等势点.（3）依次变换基准点，找到相应的等势点.2.电压表法与灵敏电流表法相比，有以下优劣（1）电压即电势差，用电压表法更便于理解接受，同时也易于寻找等势点.（更直观）（2）电表的安全性更有保证，操作起来更方便、放心.（因电压表内阻很大）（3）电压表法测出的误差大，不及灵敏电流表准确.实验操作方法【例证1】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6V的电源两端，A接电源正极，B接电源负极，在A、B两点的连线上，有a、b、c、d、e五个等间距的点．（1）五个基准点中，电势最低的点是：____________.（2）若用图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的连线垂直）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_____________（选填“左”或“右”）移动．【
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解答】（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
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意知电流表是红进右偏，黑进左偏，由电路分析知φd<φf，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）据电势分布：φa＞φg，φ左＞φ右，所以接g的表笔应向左移动．答案：（1）e（2）d（3）左实验操作过程分析【例证2】在“电场中等势线的描绘”实验中，（1）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.灵敏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不偏转时，压印一点，按此方法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___________________.（2）若手头没有灵敏电流表，是否可以用内阻较大的电压表代替？答：____________（选填“能”或“不能”）.如能用电压表代替，其具体做法又如何？答：________________________________________________________________________________________________________.【规范解答】找等势点如用灵敏电流表则是看基准点与探针所指点之间有无电流通过，若无则两点等势.用电压表只要看它们之间电势差是否相同，选一基准点，若某些点与基准点电势差相同，则这些点为等势点.答案：（1）CDAEGF（2）能将电压表一端接电源正极（或负极），另一端作探针，在基准点及周围测量，电压表读数相等的点即为等势点1.在“电场中等势线的描绘”的实验中，先在导电纸上画出电极a、b（模拟点电荷）的连线，在连线上选取间距大致相等的5个点c、d、e、f、g，如图所示,G为灵敏电流表，甲、乙为两探针，则实验中（）A.探针甲不动，移动乙B.探针乙不动，移动甲C.电流表示数为零时说明电流表断路D.图中虚线表示电场线【解析】选A.在做描述静电场的等势线的实验中，一个探针放在基准点上不动（甲探针），移动另一探针（乙探针），故选项A对，B错.对C项，电流表示数为零，说明等电势，所以C选项错误.对D选项，虚线为等势线，故D选项错误.2.（2012·南宁模拟）图中给出的器材为：电源E（电动势为12V，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（量程为6V，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K．现要用图中仪器描绘两平行金属条A、B间电场中的等势线．AB间的电压要求取为6V.（1）在图中连线，画成实验电路原理图．（2）下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上．a.接好实验电路．b.____________________________________________________.c.合上K，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.【解析】（1）由于滑动变阻器R的总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻，且电源电动势较大，所以必须连接成分压电路.连接线路如图所示.（2）b.把滑动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6Vf.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答案：见解析3.如图所示，在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，实验室除了给出必要的器材外，又分别给出了以下三种不同规格的电源和电表A.6V的交流电源B.6V的直流电源C.100V的直流电源D.100μA的电流表E.0.5mA的电流表F.10mA的电流表（1）在实验中应选用的电源是______，测量时两个探针所接的电表应选用______.（写电源或电表前的字母）（2）实验时需在木板上自下而上依次铺放______纸、______纸和______纸.（3）在两接线柱A、B连线上等距离找出5个基准点a、b、c、d、e，电流表G的一根探针接触c点，另一根探针接触f点，为找到与c点电势相等的点，接触f点的探针应向______移.（选填“左”或“右”）（4）若将电源电压提高为原来的2倍，重复以上操作，测量并画出等势线，你认为该等势线与原等势线的形状_______（选填“相同”或“不同”），该等势线图中cd两点间的电势差与原等势线图中cd两点间的电势差_______.（选填“相等”或“不等”）【解析】（1）因本实验用恒定电流场模拟静电场，所以电源要直流，选B，且电流较小，所以电表选用D.（2）导电纸必须在最上面.自下而上依次为白纸、复写纸、导电纸.（3）c的等势线为过c点的中垂线.由图知f偏右，所以接触f点的探针应向左移.（4）电源电压变高，相同距离电势差变大，与原等势线的电势差不等，但画出等势线形状不变.答案：（1）B D （2）白 复写 导电 （3）左（4）相同 不等4.（2012·河池模拟）如图所示，两个金属条制成的电极A、B平行放置并用螺栓紧紧地压在导电纸上，与导电纸接触良好，接通电源后用描迹法画出两金属条间电场在平面上的等势线，在此实验中：（1）灵敏电流表指针偏转方向与流入电流的关系是：当电流从正（负）接线柱流入电流表时，指针偏向正（负）接线柱一侧．如图所示，一位同学用这个电流表探测基准点“1”两侧的等势点时，把接电流表负接线柱的探针P1压紧基准点“1”，把接电流表正接线柱的探针P2接触导电纸上某一点，发现电流表的指针偏向负接线柱一侧，探针P2与导电纸的接触点应向移________（选填“左”或“右”）．（2）在此实验中，为使所测定等势点的位置更精确，两极间的电压应适当_______一些（选填“大”或“小”）．【解析】（1）电流表的指针偏向负接线柱一侧，表明电流由负接线柱流入电表．点“1”的电势比P2接触点电势高，应将P2接触点向“＋”侧即左侧移；（2）两极间电压越大，单位长度的电势差越大，导电纸上电势的变化越明显，故电压应适当大些．答案：（1）左（2）大5.（2012·贵港模拟）某校学生在做“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中遇到了下列几个问题，请帮忙分析问题出现的原因．（1）连接好线路后，无论怎样移动探针，灵敏电流表指针都不偏转，可能原因是____________________________________________________________________________________________.（2）在用灵敏电流表寻找等势点的过程中，灵敏电流表指针左、右摆动．很多次移动探针才能找到某基准点的一个等势点，可能原因是______________________________________________________________________________________________.（3）通过实验描绘出的等势线出现畸形，可能原因是______________________________________________________________.（4）实验时有些小组同学将两电极都连在电源的同一极上，想通过实验描绘出孤立正电荷（或负电荷）的等势线，结果实验失败，可能原因是________________________________________________________________________________________．【解析】（1）忘记接通电源、电路处于断路、电流表损坏、导电纸放反等．（2）实验前对等量异种电荷的电场等势线特点了解不够，盲目移动探针寻找等势点．（3）灵敏电流表不够灵敏，导电纸导电层不够均匀，实验过程中实验线路接触不良．（4）此时导电纸上不能形成电流，也没有形成正电荷（或负电荷）的电场，可用一个导体环和放在圆心的一个电极，分别连接电源的正、负极来描绘负、正点电荷形成的等势线．答案：见解析6.（2012·贺州模拟）为完成静电场中等势面的描绘实验，某同学准备使用如图所示的实验器材：电源E（电动势为12V，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）；两个金属电极A、B（固定在导电纸上，与导电纸接触良好）；滑动变阻器R（其总阻值小于两电极间导电纸的电阻）；直流电压表V（量程为6V，内阻很大，其正接线柱与金属电极A相连，负接线柱与探针P相连）；开关S以及导线若干.现要用图甲中仪器描绘两金属电极A、B间静电场中的等势线，A、B间的电压要求取为6V.回答下列问题：（1）根据实验器材和要求，将图甲所示的实物连接成实验电路；（2）接好实验电路，将变阻器的滑动触头移到正确的位置，合上S，并将探针P与B相接触，调节R，使电压表读数为_____V;（3）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A、B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，如图乙所示.将探针P与基准点b相接触，记下电压表读数为2.51V，在导电纸上移动探针P到f点，电压表读数为2.56V,为了找到与基准点b相同电势的点，应将探针P向_______移动.（选填“左”或“右”）【解析】（1）因滑动变阻器总阻值小于两电极间导电纸的电阻，若变阻器为限流式接法，则UAB>6V,超过直流电压表的量程6V，有安全隐患，故滑动变阻器应为分压式接法，电路如图所示.（2）电压表此时测量的是UAB，即需使读数为6V.（3）根据U=IR，欲使电压表示数减小为2.51V，则探针应左移.答案：（1）见解析（2）6（3）左
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