实专4 描绘等势线

二、电场中平面上等势线的描绘【重要知识提示】1．实验目的和原理(1)实验目的用描迹法画出电场中在平面上的等势线．(2)实验原理由于直接描绘静电场中的等势线非常困难，所以本实验利用恒定电流形成的电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．我们知道，若电流表接人电路无电流通过，则电流表两极接触处电势相等．据此找出电场中的等势点，再把一系列的等势点连成平滑曲线，就描绘出了电场在平面上的等势线．2．实验器材灵敏电流表、金属探针两根，学生用低压电源或电池组，圆柱形电极两个，木板或塑料底板一个，导电纸、复写纸、白纸各一张，导线、开关、图钉等．说明：在本实验中使用的电流表有以下特点：(a)灵敏电流表只能用来检测微弱电流，一般被测电流不能超过几百微安；(b)灵敏电流表的零刻度在刻度盘的中央，将它串联接人电路时，电流既可从正接线柱流人，也可从负接线柱流入．使用前，一般要判断电流表指针偏转方向与通过的电流方向之间关系；(c)灵敏电流表的刻度是均匀的；(d)电流表不要长期连接在电路中，在停止实验时，应随即断开电路，以便保护灵敏电流表．3．实验步骤及安装调试(1)安装：(a)在平整的木板上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，其中导电纸有导电物质的一面(深色)向上．再用图。

钉将它们一起钉在木板上．如图5—12所示；(b)在导电纸上放上两个跟它接触良好的圆柱形电极，两极间距离约为lOcm，与两极柱相连的直流电源电压约为6V．与电源的正极相连的电极A作为正电荷，与电源的负极相连的电极B作为负电荷.(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：(a)从灵敏电流表的两个接线柱引出两个探针；(b)将两探针触接A、B极，观察电流表指针偏转方向，了解其指针偏转方向与通过的电流方向之间关系；(c)将探针(I)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，距此基准点约1cm处再选一点，将探针(Ⅱ)在此点与导电纸接触(一般地电流表指针有偏转)，左右移动探针(Ⅱ)在导电纸上的位置，直到找到某一点，使电流表的指针没有偏转为止，说明该点跟基准点的电势相等．用探针(Ⅱ)将此位置复印在白纸上，继续在这个基准点的两侧，各探出五个等势点(每两个相邻的等势点大约相距1cm)；(d)用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点．(4)描绘等势线：取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是电场在平面上的五条等势线，如图5—13所示．4．注意事项(1)电极与导电纸应有良好的接触，否则会影响实验正常进行．可选用一电压表先接在两极柱上，读出电压表读数，再将电压表接在两电极附近的导电纸上，读出电压表示数．若电压表读数与原来基本相等，则说明电极与导电纸接触良好；若两次读数相差很大，则说明电极与导电纸的接触不良(即在电极与导电纸之间有较大接触电阻)，应予以调整．(2)在木板上铺纸的先后顺序是白纸、复写纸、导电纸，且导电纸有导电物质的一面(深色)朝上．(3)使用灵敏电流表之前，应判断其指针偏转方向与通过的电流方向之间的关系，以便尽快探测到等势点．(4)根据等势点描绘等势线时，应该画成平滑曲线，不应该连成折线．(5)导电纸上所涂导电物质相当薄，故在定位时，不要用探针在导电纸上反复划动，应用点触法寻找等势点．【典型范例导析】【例1】在“描绘电场中平面上等势线"实验中，配备了下列器材，应该选用的是(用器材前的字母表示) (B F)A．电压为6V的交流电源B．电压为6V的直流电源C．电压为100V的直流电源D．量程为O．5V、零刻度在刻度盘中央的电压表E．量程为O．6mA的电流表F．量程为300衅、零刻度在刻度盘中央的电流表解析从安全角度考虑，不能选用C，因为100V电源接在两接线柱上，电流会很大，会烧毁电源、电流表．从可行角度考虑，不能选用A．本实验是一个研究性模拟实验，因为直接描绘静电场的等势线有很大困难，而恒定电流的电场与静电场相似，所以利用恒定电流电场来模拟静电场．因此两金属电极间应接直流电源，电源应选用B．在本实验中，选用导电纸电阻率一般都很大，当用电压表测两点间电压时，由于电压表的内阻与被测两点间电阻比较接近，电压表的分流作用不能忽略，这将使导电纸上的电流场发生较大变化．在理想情况下，只有使用内阻很大的电压表(几百kΩ以上)时，才能忽略电压表的分流作用．但是，现行中学实验室配备的电压表无法达到理想要求，所以一般不采用电压表D．从精确角度、从操作方便角度都应选用零刻度在刻度盘中央的电流表F．点评 (1)在研究物理现象、探索物理规律时，某些物理现象难以直接研究，若被研究的现象与我们熟悉的另一种现象有某些相似的特征，则常常可以采用模拟法进行探索．本实验就是利用恒定电流的电流场与静电场在等势线分布上的相似性进行模拟实验的．(2)实验时，根据目的、原理构思出一定的实验方案，在选择实验器材时，应遵循以下原则：首先应从安全角度考虑，再从减小误差角度选择，最后从实验操作、处理的可行角度进行筛选．【例2】如图5—14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人电流表G时，其指针向正接线柱一侧偏转．当探针(I)接在D点，探针(Ⅱ)接在导电纸上某点时，电流表G指针向负接线柱一侧偏转．为了尽快寻得等势点，探针(Ⅱ)应向移动．(选填“向左”或“向右”)．解析如图5—14所示，电流表指针向负接线柱一侧偏转，说明电流是由负接线柱流入电流表，此时，探针(Ⅱ)与导电纸的触点电势比D点电势高．观察图5—14中实验装置知，金属圆柱A、B分别与电源负极、正极相接，在导电纸上自右向左各点电势逐渐降低，要使探针(Ⅱ)寻找到与探针(I)触点D电势相等的点，应将探针(Ⅱ)向左移动．点评研究等势线之前，应观察A、B两圆极柱与电源的接法，大致了解导电纸上电场线特点，这样才能尽快寻得等势点，避免“摸石头过河”的茫然作法．【例3】在“描绘电场等势线的实验中，在安装、调试、操作均规范的前提下，分别选用电源电压U1=2V、U2=6V接在金属圆极柱上．试分析：在使用相同电流表的条件下，哪种情形下绘得等势线(限于导电纸中央区域)更准确?解析如图5—15所示，A、B为两圆柱形电极，设P’、P为导电纸上同一电场线上靠近的两点，P、C为导电纸上同一等势线上两点．若A、B间电压越小，则P’与P之间电势差越小．当电流表两探针分别触接C、P’时，电流表指针偏转不明显或实验者无法觉察到指针偏转，实验者可能就认为P’与c电势相等，因此出现描绘误差．若A、B间电压越大，则P’与P之间电势差越大．同理可知，当电流表两探针分别接触P’、C两点时，电流表指针偏转较明显，实验者很容易断定P’与C的电势不相等，他会继续向P’点右方、接近P点的方向寻找与C电势相等的点．因此，在此情况下寻找的等势点、描绘的等势线更准确．当然，并不是A、B两极间电压越大越好．当两极柱间电压太大时，灵敏电流计的安全得不到保障．【能力跟踪训练】1．在“电场中平面上等势线的描绘”实验中，发现等势线发生了畸变，则产生误差原因可能是 ( A B C )A．电流表的灵敏度不高 B．电极与导电纸接触不良C．导电纸涂层不够均匀 D．以上说法都不对2．在“电场中平面上等势线的描绘"的实验中，提供了下面一些操作步骤：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在一个电极上，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动可划出许多点，使电流计指针不发生偏转，这许多点的连线即为一条等势线；C．在平板上先铺上白纸，再铺上复写纸，然后铺上导电纸；D．安装好电极接好电路；E．闭合开关S；F．在两电极的连线上，等距离取五个基准点，并复印在白纸上；G．电流表的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢移动到电流表指针不偏转时，复印一个点．这样反复移动，可复印出许多点，连接这些点的平滑曲线即为一条等势线．(1)在以上提供的步骤中，缺少一个很重要步骤，它是__使用灵敏电流计之前，应查明电流表指针偏转方向与通过它的电流方向之间关系，以便使用时能尽快找出等势点_________________________(2)在以上提供的步骤中，错误的步骤是__B．若将电流表的一个探针接在电极上，而另一探针与导电纸接触，而探针间总存在电势差，其指针总会偏转．使用灵敏电流计按B步骤无法准确地找出等势点_____________________________________(3)将以上正确步骤选出，并按正确的操作顺序将步骤的序号排列__C、D、A、F、E、G_______________3．在“电场中平面上等势线的描绘"的实验中，为尽量减小实验误差．(1)若有几只满偏电流不相同的电流表供选用，应选用 (A )A．100pA B．O．5mA C．10mA(2)若有几种输出电压的直流电源供选用，应选用 ( B )A．1．0V B．6．0V C．12V ’(3)若有两种规格的平木板，在两种情形下两个圆柱形电极间距不同，则应选两电极距离稍___大______的平木板(选填“大”、“小”)．4．在用模拟法描绘静电场等势线实验中，某同学将两平行的长条形电极紧压在导电纸上(导电纸铺在平板上)，并分别接在低压恒定直流电源两极，如图5—16所示．现取一金属圆环，将其压放在两极之间的导电纸上，再在灵敏电流计上正、负极柱上分别连接两探针(I)、(Ⅱ)，对环内导电纸上电场进行测试，则：(1)当两探针(I)、(Ⅱ)与环内导电纸上任意两点相接触时，电流表指针将__________(选填“左偏”、“指零”、“右偏”)(2)当两探针(I)、(Ⅱ)与圆环上任意两点相接触时，电流表指针将__________(选填“左偏”、“指零”、“右偏”)(3)当两探针(I)、(Ⅱ)分别与环上‘、环内导电纸相接触时，电流表指针将__________ (选填“左偏”、“指零”、“右偏”)综合以上测试，表明__________．5．实验室配备有以下实验器材：A．学生电源；B．圆柱形金属电极(附有接线柱)；C．长条形电极；D．圆环形电极；E．灵敏电流表；F．毫安表；G．白纸、复写纸、导电纸、平木板；H．导线、开关若干．现要求用模拟法完成描绘带正电点电荷电场在平面上等势线，试分析：(1)选用器材有A、B、D、E、G、H (填选用器材代号)．(2)安装电极时，应注意：(a) 安装电极时，、将圆枉彤金属电极压放在导电纸正中央，且圆柱形电极处在圆环形电极的圆心处(b) 接电源时应将电源正极与圆柱形电极相接，将电源负极与圆环形电极相连【答案与提示】1．A．B、C(导致描绘出的等势线成畸形，其原因很多：(a)可能由于电流表的灵敏度不高，导致描点不准确，绘出的等势线与实际的的情形有出入；(b)可能由于电极与导电纸间接触不良，形成较大的接触电阻，因而影响了导电纸上电场的分布，使实验者描绘出的等势线与在正常情形下有出入；(c)导电纸上导电物质涂层不均匀情形与涂层均匀情形相比，导电纸上电场的分布也不相同，因而通过描点法得出的两种情形下不相同，出现所谓畸形……．) 2．(1)使用灵敏电流计之前，应查明电流表指针偏转方向与通过它的电流方向之间关系，以便使用时能尽快找出等势点；(2)操作错误的步骤是B．若将电流表的一个探针接在电极上，而另一探针与导电纸接触，而探针间总存在电势差，其指针总会偏转．使用灵敏电流计按B步骤无法准确地找出等势点；(3)C、D、A、F、E、G3．(1)A(从精确描述的角度选择，应选用精度比较高的电流表．)；(2)B(从安全角度考虑不宜选用C；从精确的角度考虑不宜选用A，选用B，既安全又操作可行、误差较小．)；(3)为减小描绘误差，圆柱形极柱间距稍大为好．4．(1)指零，处于静电平衡的导体内部不存在电场，因而各点电势相等；(2)指零，处于静电平衡的导体环C是等势体；(3)指零，导体环C压在导电纸上，处于静电平衡，环内和环上各点电势均相等． 5．(1)A、B、D、E、G、H (2)(a)安装电极时，、将圆枉彤金属电极压放在导电纸正中央，且圆柱形电极处在圆环形电极的圆心处；(b)接电源时应将电源正极与圆柱形电极相接，将电源负极与圆环形电极相连．。

用DIS描绘电场的等势线(学生实验)一、实验目的用描迹法画出电场中一个平面上的等势线二、实验原理用DIS的电压传感器探测等势点，用描迹法把等势点连接成等势线。

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，与探针相连的电压传感器的示数为零，从而可以利用电压传感器找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线。

三、实验器材DIS、木板、白纸、复写纸、导电纸、图钉若干、电池、电键、圆柱形电极两个、导线、电压传感器。

四、实验步骤1. 安装实验装置在平整的木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸。

将导电纸的导电面朝上，用图钉将它们固定好。

在导电纸上放两个与它接触良好的圆柱形电极，将电极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10cm，电压为4—6V。

将两探针通过电压传感器连接到数据采集器的输入口。

2. 实验测量（1）选择基准点先将两个电极的位置压印在白纸上，然后在两电极的连线上，选取间距大致相等的5个点作为基准点，并用探针印在白纸上。

（2）探测等势点将两个探针分别拿在左右手中，用左手的探针跟导电纸上的某一基准点接触，然后用右手中的探针在导电纸平面上找若干个与基准点的电势差为零的点，用探针把这些点一一压印在白纸上，照这样的方法在每个基准点的两侧，各探测出五个等势点，每个等势点大约相距1cm。

（3）画等势线取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是等势线。

五、注意事项1. 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.2. 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.3. 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.【例1】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①②③。

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，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”）.【例2】“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，采用的装置如下图甲所示。

实验十二用描迹法画出电场中平面上的等势线（一）实验目的1. 用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。

2.深化理解两个等量异种电荷的电场的等势面、电场线的分布。

（二）实验原理直接描绘静电场中的等势线是相当困难的，由于静电场和电流场遵循的规律相似，这里用在导电纸上形成的电流场模拟静电场进行实验，从而研究电场中一个平面上的等势线分布情况。

我们知道，若灵敏电流计接入电路中而无电流通过，则灵敏电流计两电极接触的电势就相等。

根据这个道理找出电场中的等势点，再把一系列的等势点连成平滑曲线，就描绘出了电场平面上的等势线。

（三）实验器材等势线描绘实验器、白纸、复写纸、导电纸、导线、学生低压直流电源（或电池组）、探针两根、灵敏电流表。

有关灵敏电流表的几点说明：1.灵敏电流表只能用来检查微弱电流，一般被测电流不超过几百微安。

2.灵敏电流表的零刻度在刻度盘的中央，将它串联在电路中时电流可以从正接线柱流入，又可以从负接线柱流入。

使用前，一般要判断电流表指针偏转方向跟通过的电流方向间的关系。

3.灵敏电流表的刻度是均匀的。

4.电流表不能长期连在电路中，停止实验时，即断开电路，以保护电流表。

（四）实验步骤1.安装（1）依次使白纸、复写纸、导电纸穿过螺杆，并靠在塑料板上，其中导电纸上有导电物质的一面向上。

（2）将两个圆柱形的铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧，使圆柱形电极跟导电纸有良好的接触。

（3）将两个圆柱形电极A、B分别跟直流电源的正极和负极相连，与电源正极相连的A电极相当于正电荷，与电源负极相连的B电极图1相当于负电荷。

两电极间距离约为10cm，与两电极相连的直流电源电压约为6V，如图1所示。

2.选基准点在两电极的连线上，选取间距大致相等的五个点a、b、c、d、e做为基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。

3.探测等势点（1）从灵敏电流表的两根接线柱上引出两个探针，将两探针触接一下两电极A、B，观察电流表指针偏转方向，掌握指针偏转方向与通过的电流方向间的关系。

德胜学校高二物理校本学案静电场中等势线的描绘时间班级姓名一、实验目的：用描迹法画出电场中一个平面上的等势线.二、实验原理：利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的静电场，当在场中与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时，与探针相连的电流计中电流强度为零.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.三、实验器材：学生用低压电源或电池组、灵敏电流计、开关、导电纸、白纸、复写纸、圆柱形金属电极2个、探针2个、图钉、导线若干、木板.四、实验步骤：1、安装：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）.在导电纸上放两个跟它接触良好的圆柱形电极.两极间距离约为10 cm，电压约为6 V.再从一个灵敏电流计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5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，距此基准点约1 cm处再选1个点，在此点将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，再左右移动探针的位置，直至找到一点，使电流表指针没有偏转为止，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，在这个基准点的两侧，各探测出5个等势点，每个等势点大约相距1 cm.用同样的方法，探测出另外4个基准点的等势点.4、画等势线：取出白纸，根据5组等势点画出5条平滑的曲线，它们就是等势线（下图）.方法点拨：一、如何判断探针的移动方向在寻找某一点的等势点时，若发现电流表指针不为零，可依据指针的偏转方向判断探针的移动方向：先由指针偏转方向判断电流的流向，由此可知两探针所接触的两点的电势高低，再由电场的分布特点来判断探针的移动方向.例1如图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.当探针(Ⅰ)接在D点，探针(Ⅱ)接在导电纸上某点时，电流表G指针向负接线柱一侧偏转，为了尽快寻得等势点，探针(Ⅱ)应向(选填“向左”或“向右”）移动.五、实验注意事项1、使用的电流表，应选择零刻度在中间，量程不能超过几百微安，在使用前，要判断清楚电流表指针偏转方向与通过的电流方向之间的关系．2、如果用低压学生电源做实验，一定要注意把两电极接到直流输出端．3、安放导电纸时，有导电物质的一面应向上．4、安放电极时，不能太靠近导电纸的边缘；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．5、寻找等势点时，要从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可贸然进行大跨度地移动，以免电势差过大，发生电流计过载现象．6、探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，因为实验是用电流场模拟静电场，导电纸边缘的电流方向与边界平行，并不与等量异种点电荷电场的电场线分布相似.例2、在“描绘电场中平面上等势线”实验中，配备了下列器材，应该选用的是(用器材前的字母表示)（）A.电压为6 V的交流电源B.电压为6 V的直流电源C.电压为100 V的直流电源D.量程为0.5 V、零刻线在刻度盘中央的电压表E.量程为0.6 mA的电流表F.量程为300 μA、零刻线在刻度盘中央的电流表六、实验误差分析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主要因素之一，对此，安装电极时要加以注意，可以在木板上垫3～5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；导电纸涂层要均匀，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在直径约为1cm的磨平铜柱两只.例3、在“电场中平面上等势线的描绘”的实验中，为尽量减小实验误差，（1）若有几只满偏电流不相同的电流表供选用，应选用（）A.100 μAB.0.5 mAC.10 mA（2）若有几种输出电压的直流电源供选用，应选用（）A.1.0 VB.6.0 VC.12 V（3）、若有两种规格的平木板，在两种情形下两个圆柱形电极间距不同，则应选两电极距离稍（选填“大”“小”）的平木板.巩固练习：1.在电场中等势线的描绘实验中所用灵敏电流表的指针偏转的方向与电流的关系是：当电流从正接线柱流入电表D时，指针偏向正接线柱一侧，某同学用这个电表探测基准点2两侧的等势点时，把接电表正接线柱的E1接触在基准点2上，把接负接线柱的E2接触在纸上某一点，如图所示，若发现电表的指针发生了偏转，该同学移动E2的方向正确的是( )A.若电表的指针偏向正接线柱一侧，E2向右移动B.若电表的指针偏向正接线柱一侧，E2向左移动C.若电表的指针偏向负接线柱一侧，E2向右移动D.若电表的指针偏向负接线柱一侧，E2向左移动2.本实验中,为了确定等势点可以选用下列哪些电表（）A.量程0～3 V,零刻度在刻度盘中央的电压表B.量程0～0.6 A,零刻度在刻度盘中央的电流表C.量程0～300 μA,零刻度在刻度盘中央的电流表D.量程0～300 μA,零刻度在刻度盘左边的电流表3.如图所示,A\,B是两个电极,a,b,c,d,e是五个基准点,若电流从正接线柱流入G时,表针向正接线柱一侧偏转.当探针Ⅰ接触基准点d,另一探针Ⅱ接触P点,灵敏电流计指针向负接线柱一侧偏转,为了尽快探测到d点的等势点,探针Ⅱ应由P点逐渐（）A.向上移动B.向下移动C.向左移动D.向右移动4.如图所示，是“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验器材，（b）图是灵敏电流表的内部结构原理图，请用实线作为导线将图（a）中器件连成实物电路图.。

电场中等势线的描绘[实验目的]用描点法画出电场中一个平面上的等势线；[实验原理]用导电纸上形成的电流场来模拟静电场，当在电流场中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。

[实验器材]学生用低压电源或电池组；灵敏电流计；电键；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；平木板一块。

ABG图1[实验步骤]1、在木板上按顺序铺上白纸、复写纸、导电纸各一张，用图钉固定。

2、在导电纸上压上电极，按图1按好电路。

3、将两根探针分别接到电流表的“+”、“—”接线上。

4、画两极间的连线作为基准线，在基准线上大至分成六等分，得到五个基准点；5、接通电源，将一个探针固定压在一个基准点，另一个探针在基准线的两侧移动，观察电流表的指示，当移到某点电流计示数为零时，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。

6、按同样的方法，取出白纸，沿各个基准点的等势点连成平滑的等势线，绘出电力线。

[注意事项]1、使用灵敏电流计，与该选择零刻度的正中间的那种；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、寻找等势点时，与该基准点相接角的探针要固定不动，另一个探针应从基准点附近由远地逐渐推移，不可冒然进行大跨度的移动，以免电势差过大，发生电流计过电流现象。

4、在实验中探针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。

导电纸上所涂导电物质相当薄，故在定位时不应用探针在导电纸上反复划动，应用点接触法。

［巩固练习］1. 如果在“电场中等势线的描绘”的实验中，在下列所给出的器材扎中，应该选用的是（用器材前的字母表示）。

A、6Ｖ的交流电源。

B、6V的直流电源。

C、100V的交流电源。

D、量程0~0.5V，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。

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。

《描绘静电场中的等势线》实验教学研究[摘要]实验采用等效代替的方法，用恒定电流的电场来模拟静电场，实验的关键就是如何设计思维梯度，帮助学生建立起等效代替的思想。

应该突出等效代替的物理思想和培养学生的主动参与意识，把实验的主动权交给学生，让学生课后思考与针对性训练，同时在实验操作过程中，注意实验方法、操作技巧等能力的培养。

[关键词]静电场实验等效代替思想教学研究1.评析本实验是用恒定电流的电场来模拟真空中的静电荷电场、用灵敏电流计的电流指示为零来寻找等势点的方法，描绘出恒定电流电场中平面上的等势线，借以研究静电场的情况。

因此本节课的教学重点就寻找等势点。

由于场的抽象性，“电流场”为什么可以代替“静电场”便构成教学难点。

所以本实验的关键就是如何设计思维梯度，帮助学生建立起等效代替的思想。

同时在实验操作过程中，注意实验方法、操作技巧等能力的培养。

1.1实验方法与注意事项。

本实验的目的是要研究异种点电荷周围的等势线，但直接描绘静电场的等势线比较困难，由于静电荷周围的电场和恒定电流的电场相似，故本实验采用等效代替的方法，用恒定电流的电场来模拟静电场。

所谓等效代替就是用能帮助我们分析、解决问题的方法替代解决无法直接办到的事情。

如：“曹冲称象”和“阿基米德”测定皇冠纯度的故事，就是非常典型的等效代替实例。

那么在今天的实验中是如何利用等效代替的呢?我们只有把两个异种点电荷放在平面上，然后才可以对这两个电荷周围的静电场进行研究。

实验操作中怎样把这两个电荷放到平面上供我们研究呢?像教材中(图实-11甲)那样，接通电源后，在A电极上有正电荷，B电极上有负电荷，而这两个电荷是流动的，并非总在A、B电极上。

由于电路中电流是恒定的，在A电极上流走一个电荷的同时又会补充过来一个同样的电荷。

同理，B电极上的电荷亦如此。

这就相当于在A电极和B电极上总有一个“静止”的电荷(电极上并不只有一个电荷，这样描述只是为了突出等效性，降低理解上的难度)。

等势面的描绘
在等势面描绘中，我们通常需要先确定电荷的分布情况。

假设我们有两个等量异种的电荷，分别标记为+和-，并放置在空间中的不同位置。

接下来，我们可以使用电势公式来计算电势。

这个公式涉及电荷的分布、距离和电常数等因素。

通过计算电势，我们可以确定等势面的位置。

在画等势面时，我们可以选择一些特定的电势数值作为参考。

例如，我们可以选择电势为0的点作为参考点，然后绘制出与该点电势相同的所有点所构成的曲面。

这些曲面就是等势面。

根据等量异种电荷的特点，我们可以推测等势面的形状。

由于正电荷和负电荷之间相互吸引，我们可以预期等势面会围绕着正电荷和负电荷形成一种对称的分布。

在实际操作中，可以通过以下步骤来描绘等势面：
1.确定电荷分布：根据问题的描述或实际需求，确定所要研究的电荷的分布
情况。

2.计算电势：根据电势公式，将电荷分布代入计算，得到各点的电势值。

3.选择参考点：选择一个电势值为0的点作为参考点，也可以根据实际需求
选择其他特定的电势值作为参考。

4.绘制等势面：以参考点为中心，绘制出所有与该参考点电势值相同的点所
构成的曲面。

这个曲面就是等势面。

5.完善等势面：根据实际需求，可能需要对等势面进行进一步的完善或调整，
以达到更准确反映电荷分布和电势情况的效果。

§13~10 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平面上的等势线。

【实验原理】两柱形电极在平面导体上形成的电流场和等量异种点电荷的静电场（在某个截面上的分布）非常相似。

本实验通过描绘面电流的等势线，来模拟静电场的等势线。

虽然没有真正描绘静电场的等势线，但这种描绘的方法（描迹法）却是在描绘静电场等势线时普遍适用的。

【实验器材】木板（或塑料底板）、白纸、复写纸、导电纸、图钉、圆柱形电极两个、学生电源、灵敏电流计、开关与导线若干【实验步骤】1、在平板上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，并注意导电纸的导电物质在上面。

三张纸用图钉固定在平板上。

2、在导电纸上相距约10cm放置两圆柱形电极，并将电极分别与学生电源的正负极相连。

3、将两探针分别接在灵敏电流计的正负极上。

4、在导电纸上画两个电极的连线AB ，在连线上取间距大致相等的5个点作为基准点，并用探针将它们复印在白纸上。

5、接通电源，将一探针跟某一基准点相接触，另一探针在导电纸上靠近基准点（半径1cm的圆周内）移动、探测，同时观察电流计的示数变化，直到示数为零，得到第一个等势点，将它复印在白纸上。

6、按步骤5的方法，得出该基准点的其它等势点，共8~10个。

7、换基准点，重复步骤5、6，得出这个新基准点的8~10个等势点。

8、把5个基准点的等势点找完。

9、断开电源，取下白纸，将这五组等势点描绘成光滑的曲线。

【信息处理】【实验结论】由描迹法得出的等势线，和静电场中的电场的等势线相似。

【注意事项】1、导电纸不能太小（两电极周围要有等大、足够的空间），否则电流场和等量异种电荷的静电场有很大的差别。

2、“三纸”的次序不能变更。

3、移动探针不要幅度过大，以避免电流过载；探针不要划穿导电纸。

4、一组等势点未测完时，基准点探针千万不能移动。

【思考题】见配套资料：湖南教育出版社《实验指导和实验报告》高中物理第二册P58第4、6、7题。

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。

电场中等势线的描绘【实验目的】学会描点法描绘电场中平面上的等势线【实验原理与方法】本实验利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的静电场，当在场中与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时，与探针相连的电流计中通过的电流强度为零。

从而可以通过探针找出电流场中的等势点，并依据等势点绘出等势线。

【实验器材】1．DIS电压传感器（或灵敏电流计）；2．导电纸；3．直流电源（电压6伏左右）；4．金属电极及探针各一对；5．电键及导线；6．木板；7．复写纸；8．白纸；9．直尺。

【实验步骤】(1)在木板上按自下而上顺序铺上白纸、复写纸、导电纸各一张，用图钉固定；(2)在导电纸上压上电极，按下图接好电路；(3)画两电极间的连线作为基准线，在基准线上大至分成六等分，得到五个基准点；(4)合上开关后，将一个探针固定压在一个基准点，另一个探针在基准线的两侧移动，观察电流表的指示，当移到某点电流计示数为零时，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。

资料个人收集整理，勿做商业用途(5)换上另一个基准点后继续找该基准点的等势点，直到所有基准点都在基准线两侧找到5－7个等势点为止。

(6)取出白纸，沿各个基准点的等势点连成平滑的等势线。

【注意事项】1．导电纸有导电物质的一面应向上。

2．在探测与某一基准点电势相等的其它各点时，与该基准点相接触的探针要固定不动。

3．绝不允许将两探针分别同时触到电极，以防烧坏电流计。

4．为迅速判断测试点电势的高低，实验前最好判断电流流向与电流表指针的偏转关系（如电流左进，指针左摆或电流右进指针左摆）。

【练习】1．在描绘电场中等势线的实验中（1）实验时需在木板上依次铺放______纸，________纸和______纸；（2）今有100μA、0．5mA、10mA电流表各一块供选用，则应选______的电流表较好；（3）在实验中，按下电键接通电路，若一探针与基准点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，则当此探针与a点接触时，电表的指针应_______（填左偏、指零、右偏），当此探针与b点接触时，电表的指针应_______（填左偏、指零、右偏）。