实验一 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,与探针相连的灵敏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,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,木板.
4. 实验步骤
(1)安装置: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,如下图所示.在导电纸上放两个跟它接触良好的圆柱形电极,两极间距离约为10cm,电压约为6V.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,距此基准点约1cm处再选一个点,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,左右移动探针的位置,直至找到一点,使电流表的指针没有偏转为止,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,各探测出五个等势点,每个等势点大约相距1cm.用同样的方法,探测出另外四个基准点的等势点.
(4)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,如下图.
5. 重要注意事项
(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,且两个电极和三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它各点时,与该基准点相接触的探针要固定不动.
(4)绝不允许将两探针分别同时触到电极,以防烧坏电流表.
(5)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.
(6)描绘的等势线必须是平滑曲线,不应画成折线.
6. 实验误差的来源与分析
(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为1cm的磨平铜柱两只.
实验二 描绘小电珠的伏安特性曲线
1. 实验目的
A. 了解实验原理,知道伏安特性曲线的描绘方法.
B. 了解小灯泡伏安特性曲线不为直线的原因,掌握根据I—U曲线求电阻的方法.
2. 实验原理
通过电阻的电流I和电阻两端的电压U呈线性关系,也就是I—U曲线是一条过原点的直线.我们在电阻定律中会知道,导体的电阻会随着温度的变化而发生变化,如果温度变化不大,一般导体电阻改变很小,我们可以认为导体的电阻是没有改变的.但是,在本实验中,小灯泡由暗逐渐变到正常发光,温度发生了很大的变化,所以灯丝电阻也就发生了较大的变化.这样,在灯泡两端电压由小变化到额定电压时,描绘出的伏安特性曲线就不是一条直线,而是一条曲线.
为了使曲线画得较准确,实验中必须读取12组左右不同的电压值和电流值,同时要求可在小灯泡两端的电压变化范围尽可能大一些,所以滑动变阻器必须如下图所示连接成分压电路.
由于小灯泡的电阻和安培表的内阻都比较小,伏特表的内阻却较大,所以伏特表应当如图所示直接并联在小灯泡两端.否则,实验将产生很大的误差.
1. 实验目的
用描迹法画出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,与探针相连的灵敏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,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,木板.
4. 实验步骤
(1)安装置: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,如下图所示.在导电纸上放两个跟它接触良好的圆柱形电极,两极间距离约为10cm,电压约为6V.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,距此基准点约1cm处再选一个点,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,左右移动探针的位置,直至找到一点,使电流表的指针没有偏转为止,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,各探测出五个等势点,每个等势点大约相距1cm.用同样的方法,探测出另外四个基准点的等势点.
(4)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,如下图.
5. 重要注意事项
(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,且两个电极和三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它各点时,与该基准点相接触的探针要固定不动.
(4)绝不允许将两探针分别同时触到电极,以防烧坏电流表.
(5)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.
(6)描绘的等势线必须是平滑曲线,不应画成折线.
6. 实验误差的来源与分析
(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为1cm的磨平铜柱两只.
实验二 描绘小电珠的伏安特性曲线
1. 实验目的
A. 了解实验原理,知道伏安特性曲线的描绘方法.
B. 了解小灯泡伏安特性曲线不为直线的原因,掌握根据I—U曲线求电阻的方法.
2. 实验原理
通过电阻的电流I和电阻两端的电压U呈线性关系,也就是I—U曲线是一条过原点的直线.我们在电阻定律中会知道,导体的电阻会随着温度的变化而发生变化,如果温度变化不大,一般导体电阻改变很小,我们可以认为导体的电阻是没有改变的.但是,在本实验中,小灯泡由暗逐渐变到正常发光,温度发生了很大的变化,所以灯丝电阻也就发生了较大的变化.这样,在灯泡两端电压由小变化到额定电压时,描绘出的伏安特性曲线就不是一条直线,而是一条曲线.
为了使曲线画得较准确,实验中必须读取12组左右不同的电压值和电流值,同时要求可在小灯泡两端的电压变化范围尽可能大一些,所以滑动变阻器必须如下图所示连接成分压电路.
由于小灯泡的电阻和安培表的内阻都比较小,伏特表的内阻却较大,所以伏特表应当如图所示直接并联在小灯泡两端.否则,实验将产生很大的误差.
