用描迹法画出电场中平面上的等势线_cjp

实验用描迹法画出电场中平面上等势线【实验目的】学习描绘电场中等势线的方法。

【实验器材】塑料板，白纸，复写纸，导电纸，学生电源，电极，电键，导线，电流表及探针，刻度尺，图针。

【实验步骤】1．〖安装器材〗在塑料板依次使白纸、复写纸、导电纸穿过固定在板上的螺杆，将两个圆柱形铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧。

导电纸有导电物质的一面要朝上，并保持圆柱形电极与导电纸良好接触。

如右图。

2．〖连接电路〗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10厘米，电压约为6伏。

再从一个灵敏电流表的两个接线柱引出两个探针。

把两个探针分别跟导电纸上的两点接触，如果灵敏电流表的指针发生偏转，表示这两点的电势不相等；如果指针不发生偏转，表示这两点的电势相等。

3．〖选基准点〗先在导电纸上画出两个电极的连线，在连线上选取间距大致相等的a、b、c、d、e五个点作基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。

4．〖找等势点〗将两个探针分别拿在左右手中，用左手中的探针压在a点处，然后在这一基准点的一侧距此基准点约1厘米处再选一个点，在此点将右手的探针跟导电纸接触，此时如电流表的指针发生偏转，就左右移动右手探针的位置，直至找到一点a1，使电流表的指针不发生偏转，说明该点跟基准点的电势相等，用探针把这个点的位置复印的白纸上。

照上述方法在此基准的两侧，探出五个等势点，各点大约相距约1厘米。

5．〖找其他等势点〗按上点的方法，探测出另外四个基准点的等势点。

6．〖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，它们就是五条等势线。

【注意点】⑴本实验是一个探索性实验，类似于画平抛运动的轨迹实验，用电流场模拟静电场描绘电场中的等势线。

实验要选用6V的直流电源，用电源正负极所接的电极表示正、负电荷，并把电极放在导电纸上。

⑵验中要学习选点（基准点）和找点（等势点），以及如何把点复印到白纸上⑶等势点是本实验的关键，实验中使用灵敏电流表的电流＝0时表示它的探针所按的两点电势相等，再通过等势点画平滑的曲线表示等势线。

实验五用描迹法画出电场中平面上的等势线教材解读物理与生活直接描绘静电场的等势线比较困难．[思考讨论]为什么直接描绘静电场的等势线比较困难?静电场和恒定电流的电场又很相似．我们能否用电流场来模拟静电场呢?知识详解知识点1 用描迹法画出电场中平面上的等势线1.实验目的用描迹法画出等量异种电荷电场中一个平面上的等势线．2.实验原理利用导电纸中的恒定电流模拟真空中两异种点电荷的静电场．当灵敏电流计两个接线柱引出的两探针与导电纸上两等势点接触时，灵敏电流计中电流为零，指针不偏转，从而可以用灵敏电流计找出导电纸上的等势点，并依等势点画出等势线．3.实验器材学生用低压电源或电池组(6 V)、灵敏电流计、开关、导电纸、白纸、复写纸、圆柱形电极两个、探针两只、木板、图钉及导线若干．附：灵敏电流表简介灵敏电流表又叫灵敏电流计，在电路中用符号○G表示，可用来测量微弱的电流、电压以及电流的有无和方向．使用时要注意如下几点：(1)灵敏电流表的零刻度在表盘刻度的中央，指针在无电流时指在刻度盘的中央零刻度线上，测电流时把灵敏电流计串联在被测电路里．(2)有电流通过灵敏电流计时，指针可能向左或向右偏离零刻度，因此在使用时要搞清电流方向和指针偏转方向的关系：(3)灵敏电流计的量程很小，一般不超过几百毫安．实验时若指针超过满偏刻度，应立即切断电源，以防烧坏电流表．(4)使用后应把电流表远离电源．4.实验步骤(1)在平整的木板上由依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸上有导电物质的一面要向上．用图钉把它们一起固定在木板上．(2)在导电纸上平放两个跟它接触良好的圆柱形电极，两电极之闻的距离约10 cm．将两个电极分别与电压约为6 V的直流电源的正：负两极相连接，这两个电极相当于“正电荷”和“负电荷”．(3)把两根探针分别接到灵敏电流计○G的“+?“-”接线柱上，如图l3—177所示．(4)在导电纸平面的两个电极的连线上，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．(5)探测等势点：接近电源，将一探针跟导电纸上的某一基准点接触，然后在这一基准点的一侧距该基准点约l cm处再选一个点，在此点把另一探针跟导电纸接触,这时一般会看到灵敏电流计的指针发生偏转，上下、左右移动探针位置找到一点，使电流计的指针不发生偏转，这一点就是该基准点的一个等势点，用探针把这一点的位置复印在白纸上．(6)按步骤(5)的方法，在这个基准点的两侧由近及远各探测出五个等势点，相邻两等势点之间的距离约l cm．(7)用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点．(8)断开电源，取出白纸，根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线，这就是五条等势线．5.注意事项(1)安放导电纸时，有导电物质的一面(黑色)朝上．(2)安放电极时，不能太靠近导电纸的边缘，电极与导电纸接触应良好，且与导电纸的相对位置不变．(3)寻找等势点时，应以基准点附近由近及远地逐渐推移，不可以大跨度地移动，以免电势差过大而发生电流计过载现象．(4)绝不允许将两探针分别同时与两电极相接触，以防烧坏电流表．(5)探测等势点不要太靠近导电纸边缘，因导电纸边缘的电流方向与边界平行，并不与等量异种电荷的电场线分布相似．(6)导电纸上的导电物质很薄，在寻找等势点时，不能将探针与导电纸反复摩擦，应采取点接触法．6.误差原因分析(1)电流表的精度是产生误差的主要原因，在有条件时应使用精度较高的电流计．(2)电极与导电纸接触是否良好也会使实验产生误差．(3)圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差，应选用一样大的直径约1 cm的磨平的铜柱作电极．本实验是用恒定的电流场来模拟静电场，故可用两条平行的铜条代替圆柱形电极来模拟匀强电场，如图13—178，甲所示．还可以用一圆柱形电极和一圆环形铜环作电极来模拟点电荷的电场，如图13—178乙所示．经典高考试题分析例1(2004·甘肃、宁夏)图中给出的器材为：电源E(电动势为l2 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，用做电极)，滑线变阻器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6 V． (1)在图13—184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方．a．接好实验电路．b．．c．合上S，并将探针P与A接触．d．．e．用探针压印的方法把A，B的位置标记在白纸上，画一线段连线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．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．分析本题突出考查考生对实验步骤的掌握程度，借以体现考生的实验操作技能．(1)连接线路如图l3—185所示．(2)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．课堂小结知识趣律、思想方法、易错疑难小结。

实验用描迹法画出电场中平面上的等势线教案教案：用描迹法画出电场中平面上的等势线一、教学目标：1.了解电场的概念和性质；2.熟悉描迹法绘制等势线的基本步骤；3.能够运用描迹法绘制电场中平面上的等势线。

二、教学准备：1.课件：电场概念和性质的介绍；2.实验器材：图纸、纸带、金属导线、电源、电磁铁等。

三、教学过程：1.导入（15分钟）：教师通过课件介绍电场的概念和性质，向学生提出问题：如何确定电场中不同位置的电势大小？2.实验操作（30分钟）：步骤1：准备实验器材，包括图纸、纸带、金属导线、电源、电磁铁等。

步骤2：将图纸固定在水平台上，并固定一个金属导线在中央位置上，使其可以围绕一个点旋转。

步骤3：将纸带固定在导线上，并将导线与电磁铁连接。

步骤4：开启电源，通过调节电流大小控制磁场的强弱，观察纸带的运动轨迹。

步骤5：记录纸带上的点坐标，并通过计算电势的方法得到不同位置的电势值。

3.实验讨论（20分钟）：学生根据实验结果，进行讨论：1）纸带的运动轨迹是否与电磁铁的位置有关？2）纸带上的点是否对应着等势线上的点？3）如何通过实验结果确定不同位置的电势大小？教师根据学生的讨论，引导学生得出结论：纸带上的点对应着等势线上的点，可以用纸带的运动轨迹描绘出等势线。

4.教学总结（10分钟）：教师总结描迹法绘制等势线的基本步骤：步骤1：通过实验得到不同位置的电势值。

步骤2：根据已知电势值，确定纸带上的点位置。

步骤3：将纸带上的点连接起来，得到等势线。

5.练习反馈（15分钟）：让学生模拟实验，根据给定的电势值，在纸上描绘出等势线。

四、教学延伸：1.通过调整实验中的参数（如电磁铁的位置、电流大小等），观察等势线的变化，探究电势分布的规律。

2.提出一个新的实验问题：如何确定电场中不同位置的电场强度大小？并设计相关实验，引导学生继续深入探究电场的性质。

五、教学反思：1.本实验通过描迹法的操作，让学生亲自感受等势线的存在和描绘过程，有利于加深对电场的理解。

实验五用描迹法画出电场中平面上的等势线【实验目的】学会用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。

【实验原理】本实验要描绘的量等量正、负电荷电场的等势线，直接描绘这一电场的等势线是困难的，所以我们采用等效替代法来描绘。

把电极A、B放在导电纸上，A接电源正极，B接电源负极，在A、B间加电压后，A电势高，B电势低，电流从A经导电纸流到B，等效为A带正电，B带负电，导电纸上的电场与等量正负电荷产生的静电场是相似的，通过测量导电纸上电势相等的点来描绘出电场中一个平面的等势线。

【注意事项】1、按白纸、复写纸、导电纸的先后顺序在底板铺好，导电纸有导电物质的一面（黑色）朝上。

2、两电极和导电纸要接触良好。

3、不能将电流表直接接电源两极，两点间的距离也不要太大，以免损坏电流表。

4、在定位时不应用探针在导电纸上反复划动，用点用点击法。

5、实验结束后，请取下白纸，给出等势线，写上姓名，组号，上交老师查验。

【实验器材】1、学生电源，2、导线2根，3、探针2根，4、电流表1块，5、塑料底板1块，6、复写纸1张，7、导电纸1张，8、白纸1张。

【实验步骤】1、在塑料底板上依次安放白纸、复写纸、导电纸，导电的一面朝上（黑色的）。

2、在导电纸上将两个导电圆柱形电极A、B固定好，将两个电极分别用导线接到电路中去。

3、把两个探针分别接到灵敏电流计的两个接线柱上。

4、在导电纸上画出两个电极的连线，并在连线上取间距相等的五个点作为基准点，并复写到白纸上。

5、用平衡法找到各个基准点的等势点。

6、取出白纸，据得到的五组等势点画出5条平滑曲线，它们就是等势线。

【实验小结】该实验可用小量程的电流表，也可以用电压表，但用小量程的电流表比较精确，所以选用小量程的电流表找等势点。

【作业布置】实验结束后，请取下白纸，给出等势线，写上姓名，组号，上交老师。

实验十：用描迹法画出电场平面上的等势线【实验播放】1、实验目的：(1)知道本实验是在利用恒定的电流的电场来模拟静电场。

(2)学会使用灵敏电流表，会确定指针偏转方向与电流方向(电势高低)的关系，理解用灵敏电流表寻找等势点的原理。

(3)会由基准点和等势点画出等势线的分布，会由等势线的分布画出电场线的分布。

2、实验原理：由于直接描绘静电场中的等势线非常困难，所以本实验利用导电纸中的恒定电流场模拟静电场，当在场中与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时，与探针相连的电流表中电流强度为零，从而可以通过探针找出电流场中的等势点，并依据等势点描出等势线。

3、实验器材学生用低压电源或电池组；灵敏电流表；开关；导电纸；白纸；复写纸；圆柱形金属电极两个；探针两支；图钉；导线若干；木板。

4、实验步骤(1)安装器材：在平整的木板上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸有导电物质的一面向上，再用图钉把它们一起固定在木板上(如图1所示)，在导电纸上放两个跟它接触良好的圆柱形电极，两极间距离10 cm，电压约为6 V，再从一个灵敏电流表的两个接线柱引出两个探针。

(2)选基准点：在导电纸平面两极的连线上，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。

(3)探测等势点：将两个探针分别拿在左、右手中，用左手中的探针跟导电纸上的某一基准点接触，然后在导电纸平面两极连线的一侧，距此基准点1 cm左右再选一个点，用右手拿着的探针跟导电纸接触，这时一般会看到电流表的指针有偏转，小心移动探针位置，直至找到一点，使电流表的指针没有偏转，说明这个点跟基准点的电势相等，用探针把这个点的位置复印在白纸上，照上述方法，在这个基准点的两则，各探测出五个等势点，每两个等势点大约距1 cm ，用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点。

5、数据处理取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是实验所需要描绘的等势线。

描绘出的等势线必须是平滑的曲线，不能画成折线6、注意事项(1)在木板上铺纸的先后顺序是白纸、复写纸、导电纸，并且导电纸有导电物质的一面(黑色)朝上，且两个电极和几层纸的相对位置不变．(2)电极与导电纸的接触应该良好，否则会影响实验正常进行．(3)在探测与某一基准点电势相等的其他各点时，与该基准点相接触的探针要固定不动．(4)寻找等势点时，应从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可以大跨度地移动，以免电势差过大，发生电流表过载现象．(5)绝不允许将两探针分别同时触到电极，以防烧坏电流表；(6)鉴于导电纸边缘处的等势线会变形，探测等势点不要靠近导电纸的边缘；(7)描绘的等势线必须是平滑曲线，不应画成折线．7、误差分析(1)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．(2)电极与导电纸是否接触良好也是本实验产生误差的因素之一，对此，安装电极时要加以注意，可以在木板上垫几张白纸．(3)导电纸是否符合要求也是本实验产生误差的主要因素之一．导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体，导电涂层要均匀，纸上导电性才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变．(4)圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差．圆柱形电极应选一样大的直径1cm的磨平铜柱两只．【试题解析】例1 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D．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，等势线越密集解析等量异种电荷电场的等势线以电荷为参照点非常有规律地排列着．它们是以电极连线的中垂线(可规定为零等势线)为对称轴两边对称的图形，正、负电荷也处于对称位置．这个对称图形的基础必须是相等电势差的等势线，如果不是相差一定的电势差来任意画等势线，则没有上述对称关系．另一种对称是以两电荷的连线为对称轴，上面一半等势线和下面一半等势线相对称，这也是一种轴对称关系．答案为AB．例2如图2所示为描绘电场中平面上等势线的装置，图中A、C、P、D、B等相邻两点间距相等，其中A、B为金属圆柱．当电流从正接线柱流入电流表G时，其指针向正接线柱一侧偏转。

实验五用描迹法画出电场中平面上的等势线【实验目的】学会用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。

【实验原理】直接描绘静电场中的等势线是比较困难的。

但由于稳恒电流场遵从的规律在形式上和静电场相似，所以可以用来模拟静电场。

我们可用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场，当在电流场中与导电纸接触的两探针尖端电势差为零时，与探针相连的电流计中通过的电流强度为零，从而可利用灵敏电流计和探针找出电场中的等势点，并依据等势点进行等势线的描绘。

本实验是模拟实验。

我们知道，带电体在它的周围空间产生电场，静电场中场强的分布情况，可用电场线形象地表示出来。

而电场线和等势面是相垂直的，通过实验测绘出电场的等势面（线），利用电场线和它正交的关系，可以描绘出电场线，得到电场分布的形象描述。

实际测绘静电场的等势面（线）是相当困难的，因为通常用的测量仪表大都是磁电式的，有电流才会有反应，静电场不会有电流，因此无法测量。

实验中通常是用电流场来描述静电场。

从电磁学理论知道，这两种场所遵守的规律，形式上相似。

利用其相似性，可以通过对容易测量的电流场的研究来代替不易测量的静电场的研究。

具体的做法是将和静电场中带电体相同形状的电极，按带电导体的分布位置放在均匀的导电物质中，导电物质应是导电率不大的不良导体（导电纸）。

在电极上加上一定电压以后，导电物质中将形成稳定的电流场。

这个电流场中的电位分布情况和对应的静电场中电势分布情况是一样的。

电流场中电位可以用金属探针和灵敏电流计测出。

静电场的场强分布可以用电场线进行描述，而等势面（线）与电场线相垂直，通过实验测绘出电场的等势面（线），就可以描绘出电场线。

由于静电场中不存在电流，一般磁电式测量仪表，在有电流时才会有反应，因此难以确定静电场的等势线。

恒定电流的电荷分布和电磁场均不随时间变化，所以在均匀电介质中恒定电流的电场和静电场相似，利用其相似性，可以用恒定电流的电场模拟静电场，进行静电场的实验研究。

避躲市安闲阳光实验学校第四节 用描迹法画出电场中平面上的等势线练习使用示波器 【考点透视】一、考纲指要1．实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线 2．示波管，示波器及其应用1．利用灵敏电流计找出等势点。

例1 2．正确进行实验操作，例2 3．示波器的了解，例3 【典例精析】例1.如图图9—1为描述电场中等势线的装置，图中A 、N 、C 、D 、B 间距相等，其中A 、B 为金属圆柱，当电流表从正接线柱流入G 表时，其指针向正接线柱一侧偏转。

（1）当G 表指针 时，说明探针所接触的两点是等势点。

（2）当探针I 接在D 点，探针II 接在某点时，G 表指针偏向负接线柱一侧，为了寻得等势点，探针II 应向 移，才能寻得等势点。

解析 （1）因为两点电势相等时无电流。

所以当G 表指针 指零 时，说明探针所接触的两点是等势点。

（2）G 表指针偏向负接线柱一侧，说明电流是从负接线柱流入G 表，即是由D 点流入。

此时探针II 与导电纸的触点电势比D 点低。

在导电纸上自右向左电势逐渐降低。

要使探针II 与的触点与I 接在的D 点等势，应将探针II 向右移动。

例2.（2004全国4卷22题）图9—2中给出器材为：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），滑线变阻器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AB 间电场中的等势线。

AB 间的电压要求取为6V 。

（Ⅰ）在图中连线，画成实验电路原理图。

（Ⅱ）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。