Question

10．在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中，用在导电纸上形成的电流场模拟静电场，描绘一个平面上的等势线．吴利同学想模拟带负电的点电荷附近电场在一个平面上的等势线，他在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，并用图钉固定，然后在导电线中央固定一个小圆柱形电极A，如图甲所示．
①还需要一个什么形状的电极？答：圆环形电极．在图甲中画出示意图，并完成电路连接．
②通电后，要描绘出过C点的等势线，还需要的仪器是灵敏检流计，操作步骤是将灵敏电流计的一个探针与C点接触，另一个探针在导电纸上试触，触到某点时如果电流计的指针不偏转，该点电势与C点电势相等，则把这点记录下来，用同样的方法找到若干个与C点等势的点，再把所有记录下来的等势点连成一条平滑的曲线，即为C点的等势线．
③描绘出的等势线应是正圆形，而实验中实际得到的图样却出现明显变形，如图乙所示．右边明显偏离圆形而外凸起，其原因可能是导电纸各处的电阻率不均匀，右边部分的电阻率比其他部分大，或圆形电极不规则，右边部分半径大．（写出一个即可）

Answer 1

分析 ①直接测量静电场中电势比较困难，本实验的原理是抓住静电场与恒定电流场相似性，用恒定电流场模拟静电场，两个电极模拟正负点电荷，应选用一个圆环形电极；
②通电后，要描绘出过C点的等势线，还需要的仪器是灵敏检流计；
③描出的等势线变形，可能是导电物质不均匀，电阻率不均匀造成的．

解答 解：①本实验利用恒定电流场模拟负点电荷的静电场，A电极模拟点电荷，应选用一个圆环形电极，使得电流场成会聚形，与电场线分布相似；电路连接如图．

②通电后，要描绘出过C点的等势线，还需要的仪器是灵敏检流计．
操作步骤是：将灵敏电流计的一个探针与C点接触，另一个探针在导电纸上试触，触到某点时如果电流计的指针不偏转，该点电势与C点电势相等，则把这点记录下来，用同样的方法找到若干个与C点等势的点，再把所有记录下来的等势点连成一条平滑的曲线，即为C点的等势线．
③导电纸各处的电阻率不均匀，右边部分的电阻率比其他部分大，或圆形电极不规则，右边部分半径大．
故答案为：
①圆环形电极；如图．
②灵敏检流计．
③导电纸各处的电阻率不均匀，右边部分的电阻率比其他部分大，或圆形电极不规则，右边部分半径大．

点评 本题的解题关键是懂得实验原理，掌握寻找等势点的方法．本实验是用恒定电流场来模拟静电场，用灵敏电流计寻找等势点，作出等势线．