实验十 模拟静电场描绘电场中的等势线 物理实验 doc

一、实验目的1. 理解模拟法在静电场描绘中的应用原理。

2. 掌握使用模拟法描绘静电场等势线和电场线的方法。

3. 深入理解电场强度和电势的概念。

二、实验原理静电场是由电荷产生的，其电场强度E和电势U是描述静电场的重要物理量。

在静电场中，等势线是指电势相等的点的连线，而电场线则是表示电场强度方向的曲线。

在实验中，由于直接测量静电场存在困难，我们采用模拟法来描绘静电场。

模拟法的基本原理是：在静电场中，等势线与电场线处处正交，且电场强度E等于电势U的梯度。

通过模拟实验，我们可以得到电势分布，进而绘制出等势线和电场线。

三、实验仪器1. 静电场描绘仪2. 模拟装置（同轴电缆和电子枪聚焦电极）3. 万用电表4. 坐标纸四、实验步骤1. 将静电场描绘仪的电源打开，调节电压为实验要求之值。

2. 将模拟装置（同轴电缆和电子枪聚焦电极）放置在静电场描绘仪的水盘中。

3. 将坐标纸放置在静电场描绘仪的上层，调整坐标纸位置，使电极位于坐标纸上。

4. 使用万用电表测量模拟装置上各点的电势，记录数据。

5. 根据记录的数据，在坐标纸上绘制等势线和电场线。

6. 对比实际静电场和模拟静电场，分析实验结果。

五、实验结果与分析1. 在实验中，我们得到了模拟静电场的等势线和电场线，通过对比实际静电场，发现模拟静电场与实际静电场具有相似的电场分布。

2. 通过实验，我们加深了对电场强度和电势概念的理解，掌握了使用模拟法描绘静电场的方法。

六、实验结论1. 模拟法是一种有效的方法，可以用来描绘静电场。

2. 通过模拟法，我们可以更好地理解电场强度和电势的概念。

3. 实验结果表明，模拟静电场与实际静电场具有相似的电场分布。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免触电。

2. 调节电压时，要缓慢进行，避免电压过高造成设备损坏。

3. 测量电势时，要确保万用电表准确，避免误差。

4. 绘制等势线和电场线时，要注意线条的平滑和清晰。

八、实验总结本次实验通过模拟法描绘静电场，让我们对静电场有了更深入的了解。

物理实验静电场的描绘实验报告实验名称：物理实验——静电场的描绘实验目的：1. 了解静电场概念及其基本特性；2. 掌握测量电势、电场强度的方法，理解其物理意义；3. 探究不同电荷分布情况对静电场的影响。

实验原理：静电场是一个粒子在电场中受到的电力使其运动的结果。

电场的强度等于单位正电荷所受的电力。

这个量可以用公式Φ=E×A表示，其中Φ表示电势，单位为伏特；E表示电场强度，单位为牛顿/库；A表示电场的面积，单位为平方米。

实验器材：1. 静电电荷计；2. 电势计；3. 电场电势板；4. 近似球形电荷分布模型。

实验步骤：1. 将电势板放在水平面上；2. 用电势计测量不同位置的电势值，并记录下来；3. 根据测量的电势值计算出不同位置的电场强度，并记录下来；4. 使用静电电荷计测量电势板上的电荷，并记录下来；5. 通过计算求出电荷在不同位置产生的静电场强度，并记录下来；6. 通过近似球形电荷分布模型，模拟不同电荷分布情况下的静电场，并绘制出不同电荷分布情况下的静电场图。

实验数据：位置（m）| 电势（V）| 电场强度（N/C）| 电荷（C）| 强度（N/C）--------|--------|--------------|--------|---------0.1 | 0.15| 0.6| 3.5 × 10^-4 | 5.4 × 10^30.2 | 0.10| 0.4| 2.2 × 10^-4 | 3.6 × 10^30.3 | 0.07| 0.3| 1.3 × 10^-4 | 2.2 × 10^30.4 | 0.05| 0.2| 9.8 × 10^-5 | 1.5 × 10^30.5 | 0.04| 0.2| 6.7 × 10^-5 | 1.1 × 10^30.6 | 0.03| 0.1| 5.4 × 10^-5 | 8.4 × 10^2实验结果和分析：通过实验可以得出，电场的强度随着距离的增加而逐渐减小，这与理论预测相符合。

实验:描绘电场中的等势线提出问题：等量异种点电荷的电场线是怎样的？等量异种点电荷的等势面是怎样分布的？这两个图形是怎么得来的？探究一：设计实验，寻找等量异种点电荷的等势线分布情况。

提示:1、如何得到等量异种点电荷？2、用何种仪器测量电势高低，寻找等势点？3、如何将寻找到的等势点记录下来？由于直接描绘静电场中的等势线非常困难，所以本利用恒定电流形成的电流场来模拟静电场进行实验，从而研究平面上的电场等势线的分布情况。

实验目的:(1)学会：用描迹法画出电场中平面上的等势线（等量异种电荷的连线所在平面上）(2)验证：电场中各点的电势是顺着电场线方向逐渐降低的实验原理：用导电纸上形成的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的电势差为零时，与探针相连的电流计中通过的电流强度为零，从而可以利用灵敏电流计找出电场中的等势点，并依据等势点进行等势线的描绘。

器材:学生用低压电源或电池组（6V）；灵敏电流计；开关；导电纸；白纸；复写张；圆柱形金属电极两个；探针两支；导线若干；木板或塑料底板。

探究二：实验操作方法（步骤）提示：1、导电纸、复写纸、白纸的叠放顺序怎样？2、为了使画出的等势线具有对称性，应先确定一些基准点，怎样选择这些基准点？3、怎样用灵敏电流计判断电势的高低及寻找等势点（先观察灵敏电流计的表盘刻度特点并试触了解指针的偏转情况）？步骤: 1. 在平整的木板上，由下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸应将导电面朝上，用图钉把三层纸一起固定在木板上.2．在导电纸上相距10cm，平放两个圆柱形电极（或用两枚图钉代替），并将电极分别与6V直流电源的正负极相连接.3．将两根探针分别接到电流表的“+”、“—”接线柱上.4．将两个电极的连线作为基准线，把基准线大致分成六等份，得到5个基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上.5. 接通电源后，将一个探针固定压在某一个基准点上，一个探针在基准线的两侧轻轻移动，观察电流表的指示，当移到某点电流计示数为零，则此点即为基准点的等势点，稍用力将这点的位置复印到白纸上，如此在基准线的两侧各找5～7个等势点。

静电场的描绘实验报告实验报告：静电场的描绘引言：静电场是学习物理必须要学习的重要内容之一，为了更好地理解静电场的性质，进行实验来描绘静电场，是非常有意义的。

实验方法：我们使用三种不同的实验设备来描绘静电场，分别是电荷静电力测量仪、电磁感应仪和电势差测量仪。

实验一：电荷静电力测量仪我们用电荷静电力测量仪来测定电荷间的静电力大小及方向，并将数据转换成向量图形表示。

具体实验步骤如下：1.在电荷静电力测量仪上调整两个测量电荷球的距离，并记录下电荷球带的电量。

2.将第一个电荷球放置在原点位置，然后将第二个电荷球移动以便操作者能够得到一系列点的静电力测量值。

3.以第一个电荷球为原点，绘制坐标系，并在坐标系上标出第二个电荷球所处的数据点。

4.通过在点上画出向量表示每个点的静电力大小和方向，并连接向量得出静电场线。

实验二：电磁感应仪在这个实验中，我们使用电磁感应仪来描绘静电场，并观测屏幕上的电荷密度线。

1.在电磁感应仪的探头上加上静电荷，并将探头移至所需的位置。

2.将探头上的传感器与计算机相连，并启动软件。

3.在屏幕上选择并观察电势线和电荷密度线。

4.通过将探头移动至所需的位置，可以观察到整张屏幕上的线性变化，从而描绘整个静电场的图像。

实验三：电势差测量仪在这个实验中，我们使用电势差测量仪来直接测量已知两个电荷之间的电势差，并画出等势面。

1.在两个电荷静电力测量仪上设置两个位置，并测定所需的电势差。

2.以第一个电荷为原点，绘制坐标系并在坐标系中标出第二个电荷的位置。

3.连接每个点上等势线得出整张图像。

结论：经过这三个不同的实验设备，我们可以清晰地描绘出电荷间的静电力、静电场和等势面。

这对我们理解静电学的重要概念和原理是十分有帮助的。

同时，这些实验设备也使我们更深入地了解了静电场的性质和特点。

案例一：静电精密印刷静电精密印刷技术利用静电场的原理来进行数字和图像的高精度印刷。

该技术可将图像印刷到板材上，从而生产出高质量的复杂印刷品。

实验静电场中等势线及描绘
如下，描绘实验静电场中的等势线：
实验过程中，我们使用了一个带电体（如一个带电盘子）。

首先，在一张白纸上放置该带电体。

然后，我们选取一些特定位置，在这些位置上测量电势。

我们使用了一个电势计来进行测量，该电势计可以测量出每个位置的电势差。

接下来，我们开始描绘等势线。

首先，我们选择一个点作为基准点，并给予该点一个特定的电势值。

然后，我们从这个基准点出发，在电势值保持不变的条件下，绘制出一条曲线。

这条曲线上的每个点都具有相同的电势值。

我们再次选择一个点，并给予它一个不同的电势值，然后从这个点出发绘制出另一条曲线。

我们重复这个过程，直到覆盖了整个实验区域。

最后，我们可以看到整个实验区域中等势线的分布情况。

这些等势线以曲线的形式存在，并且相互之间不会交叉。

等势线越靠近带电体，其间隔越密集，表示电势的变化越大。

而越远离带电体，等势线之间的间隔越大，表示电势的变化越小。

通过描绘等势线，我们可以更好地理解实验静电场的分布情况，并且可以得到关于电势的一些有用信息。

实验十用描迹法画出电场中平面上的等势线【实验目的、原理】利用电势差、等势面等知识，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来模拟静电场。

利用灵敏电流计找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线。

【实验器材】学生电源或电池组（直流电压约为6V），灵敏电流计，开关，导电纸，复写纸，白纸，圆柱形金属电极两个，探针两支，导线若干，木板一块，图钉。

1．在平整的木板上，由下而上依次铺放_______、________、_________各一张，导电纸有导电物质的一面要向____________，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A和B，两个电极之间的距离约为10cm，将两个电极分别与电压约为6V的直流电源的正负极相接，作为“正电荷”和“负电荷”，再把两根探针分别接到____________的“+”、“－”接线柱上（如图10－1所示）。

3．在导电纸上画出两个电极的连线，在连线上取间距大致相等的五个点作基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。

4．接通电源，将一探针跟某一基准点接触，然后在这一基准点的一侧距此基准点约1cm处再选一点，在此点将另一探计跟导电纸接触，这时一般会看到灵敏电流计的指针发生偏转，左右移动探针位置，可以找到一点使电流计的指针不发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上。

5．按步骤（4）的方法，在这个基准点的两侧逐步由近及远地各探测出五个等势点，相邻两个等势点之间的距离约为1cm。

6．用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点。

7．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。

8．根据等势线的形状，在纸面上描绘出电场线。

粘贴描绘有的等势线和电场线的白纸【问题与讨论】1．电极与导电纸接触要良好，且与导电纸的相对位置不能改变。

为什么？* 2．探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，为什么？* 3．能否用这种方法来描绘一个点电荷电场的等势线？若能，该如何进行实验？能描绘两个等量正电荷电场的等势线吗？1．如图所示为描绘电场中等势线的装置，所用的电流计电流从哪一接线柱流入，其指针就向哪一侧偏转。