Question

10．在“用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”實(shí)驗(yàn)中，用在導(dǎo)電紙上形成的電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，描繪一個(gè)平面上的等勢(shì)線．吳利同學(xué)想模擬帶負(fù)電的點(diǎn)電荷附近電場(chǎng)在一個(gè)平面上的等勢(shì)線，他在木板上依次鋪上白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙，并用圖釘固定，然后在導(dǎo)電線中央固定一個(gè)小圓柱形電極A，如圖甲所示．
①還需要一個(gè)什么形狀的電極？答：圓環(huán)形電極．在圖甲中畫出示意圖，并完成電路連接．
②通電后，要描繪出過(guò)C點(diǎn)的等勢(shì)線，還需要的儀器是靈敏檢流計(jì)，操作步驟是將靈敏電流計(jì)的一個(gè)探針與C點(diǎn)接觸，另一個(gè)探針在導(dǎo)電紙上試觸，觸到某點(diǎn)時(shí)如果電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)，該點(diǎn)電勢(shì)與C點(diǎn)電勢(shì)相等，則把這點(diǎn)記錄下來(lái)，用同樣的方法找到若干個(gè)與C點(diǎn)等勢(shì)的點(diǎn)，再把所有記錄下來(lái)的等勢(shì)點(diǎn)連成一條平滑的曲線，即為C點(diǎn)的等勢(shì)線．
③描繪出的等勢(shì)線應(yīng)是正圓形，而實(shí)驗(yàn)中實(shí)際得到的圖樣卻出現(xiàn)明顯變形，如圖乙所示．右邊明顯偏離圓形而外凸起，其原因可能是導(dǎo)電紙各處的電阻率不均勻，右邊部分的電阻率比其他部分大，或圓形電極不規(guī)則，右邊部分半徑大．（寫出一個(gè)即可）

Answer 1

分析 ①直接測(cè)量靜電場(chǎng)中電勢(shì)比較困難，本實(shí)驗(yàn)的原理是抓住靜電場(chǎng)與恒定電流場(chǎng)相似性，用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，兩個(gè)電極模擬正負(fù)點(diǎn)電荷，應(yīng)選用一個(gè)圓環(huán)形電極；
②通電后，要描繪出過(guò)C點(diǎn)的等勢(shì)線，還需要的儀器是靈敏檢流計(jì)；
③描出的等勢(shì)線變形，可能是導(dǎo)電物質(zhì)不均勻，電阻率不均勻造成的．

解答 解：①本實(shí)驗(yàn)利用恒定電流場(chǎng)模擬負(fù)點(diǎn)電荷的靜電場(chǎng)，A電極模擬點(diǎn)電荷，應(yīng)選用一個(gè)圓環(huán)形電極，使得電流場(chǎng)成會(huì)聚形，與電場(chǎng)線分布相似；電路連接如圖．

②通電后，要描繪出過(guò)C點(diǎn)的等勢(shì)線，還需要的儀器是靈敏檢流計(jì)．
操作步驟是：將靈敏電流計(jì)的一個(gè)探針與C點(diǎn)接觸，另一個(gè)探針在導(dǎo)電紙上試觸，觸到某點(diǎn)時(shí)如果電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)，該點(diǎn)電勢(shì)與C點(diǎn)電勢(shì)相等，則把這點(diǎn)記錄下來(lái)，用同樣的方法找到若干個(gè)與C點(diǎn)等勢(shì)的點(diǎn)，再把所有記錄下來(lái)的等勢(shì)點(diǎn)連成一條平滑的曲線，即為C點(diǎn)的等勢(shì)線．
③導(dǎo)電紙各處的電阻率不均勻，右邊部分的電阻率比其他部分大，或圓形電極不規(guī)則，右邊部分半徑大．
故答案為：
①圓環(huán)形電極；如圖．
②靈敏檢流計(jì)．
③導(dǎo)電紙各處的電阻率不均勻，右邊部分的電阻率比其他部分大，或圓形電極不規(guī)則，右邊部分半徑大．

點(diǎn)評(píng) 本題的解題關(guān)鍵是懂得實(shí)驗(yàn)原理，掌握尋找等勢(shì)點(diǎn)的方法．本實(shí)驗(yàn)是用恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)，用靈敏電流計(jì)尋找等勢(shì)點(diǎn)，作出等勢(shì)線．