电磁学实验8个.docx

1、电磁学实验8个电磁学实验教学目标1通过对实验的复习，做到对电磁学中的学生实验明确实验目的，掌握实验原理，学会实验操作，正确处理实验数据。2进一步学习用实验处理问题的方法，体会实验在物理学中的重要地位。3掌握实验操作方法，培养动手操作的能力。4通过对电磁学中学生实验的比较，知道所涉及到实验的类型。5在掌握课本上所给学生实验的基础上，灵活应用所学知识解决其它问题。教学重点、难点分析1理解实验的设计思想，不但要知道怎样做实验，更应该知道为什么这样做实验。2掌握正确的实验操作，是完成实验的最基本要求，对学生来说也是难度较大的内容，一定要让学生亲自动手完成实验。3处理数据时，要有误差分析思想，要能够定性

2、地分析在实验中影响实验误差的条件。教学过程在电磁学中一共有八个实验知识点是高考中要求的实验，在做实验复习时，要明确实验目的，掌握实验原理，理解地记住实验步骤，处理好实验数据。在实验复习中，实验操作是必不可少的。按照考试大纲中的顺序，我们一起来复习电磁学中所涉及的实验。实验10用描迹法画出电场中平面上的等势线一、实验条例与点拨【实验目的】学会用描迹法画出电场中平面上的等势线；验证电场中各点的电势是顺着电场线方向逐渐降低的；理解对等势线和电场线相互垂直，等势线不会相交等性质。【实验器材】白纸一张复写纸一张导电纸一张图钉4枚平木板一块和圆柱电极一对直流电源（电压约为6伏）和电键一个、导线若干灵敏电流

3、计和探针两支直尺（或三角板）点拨1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，纸上导电性能才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变。点拨2对圆柱电极应一样大，直径为1厘米。【实验原理】用导电纸中的稳恒电流场模拟真空中的静电场。点拨本实验是用两个带圆形电极模拟两等量异种点电荷在平面内的电场。直接描绘静电场中的等势线是比较困难的。但由于恒定电流场遵从的规律在形式上和静电场相似，所以可以用来模拟静电场。我们可用导电纸上形成的恒定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，从而可利用灵敏电流计和探针找

4、出电场中的等势点，并依据等势点进行等势线的描绘。本实验是模拟实验。我们知道，带电体在它的周围空间产生电场，静电场中场强的分布情况，可用电场线形象地表示出来。而电场线和等势面是相垂直的，通过实验测绘出电场的等势面（线），利用电场线和它正交的关系，可以描绘出电场线，得到电场分布的形象描述。实际测绘静电场的等势面（线）是相当困难的，因为通常用的测量仪表大都是磁电式的，有电流才会有反应，静电场不会有电流，因此无法测量。实验中通常是用电流场来描述静电场。从电磁学理论知道，这两种场所遵守的规律，形式上相似。利用其相似性，可以通过对容易测量的电流场的研究来代替不易测量的静电场的研究。具体的做法是将和静电场中

5、带电体相同形状的电极，按带电导体的分布位置放在均匀的导电物质中，导电物质应是导电率不大的不良导体（导电纸）。在电极上加上一定电压以后，导电物质中将形成稳定的电流场。这个电流场中的电位分布情况和对应的静电场中电势分布情况是一样的。电流场中电位可以用金属探针和灵敏电流计测出。【实验步骤】1定性描绘平面上的等势线（1）在平板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，导电层向上，用图钉把白纸、复写纸和导电纸一起固定在板上。（2）用直尺在导电纸中央画一条长为10厘米的线段，在线段两端固定压紧直径为1厘米的圆形电极，将这两电极分别接在6伏直流电源上，如图所示。点拨两电极间为什么要相距810厘米远呢？由实验原理得知，

6、实验时需两极间有一定的电阻，而导电纸的电阻率是有限定值，纸的面积一定，若两电极间距离太小，极间电阻趋于零，或小于灵敏电流计内阻，当灵敏电流计两个探针接触时就相当短接了有一定电阻的电流计，造成后果可能出现灵敏电流计指针不偏转（或偏转很小）而误认为等势，或者出现因等势线太密而看不出规律。（3）用等分线段法在两电极连线上选取间距相等的5个点作为基准点，并用探针把所选的点复印在底层的白纸上。点拨选5个基准点主要是为了描绘对称的清晰等势线，就3、5、7个基准点而言，5个最适宜，既能发现规律又省时间，值得注意的是，基准点的间距相等，相邻两条等势线的电势差不等，匀强电场例外。（4）从灵敏电流计的两个接柱引起

7、两个探针分别与导电纸上任意两个相邻的基准点接触，观察指针偏转情况，比较各点的电势高低，找出电势的变化规律。（5）用探针I与某基准点E接触，如图所示，另一探针II在距基准点E约1厘米处选一点，将探针II左右移动，可发现与这一点接触时电流计的指针不偏转，即此点与基点等势，用同样的方法探测出关于基点对称的另外3个等势点，即每个基准点的等势点共57个。点拨探测点不要靠近导电纸边缘，否则等势线畸变。（6）取出白纸，根据5组等势点画出5条平滑曲线即为等势线，如图。点拨根据实验中所描绘的图，问C点的电势是正还是负？不少同学认为需要定量计算才能确定，其实不然，只要抓住两等量异号电荷连线的中垂线PQ这条等势线上

8、各点电势为零的特点，得知Ua=Ub=0，UcUd，所以UcRA用内接法；当RxR0用外接法。本实验选择3伏电源，3伏档伏特表（内阻为3千欧或1千欧），安培表0.6安档内阻约为0.1欧，金属丝电阻大约510欧，显然应取外接法，但待测电阻往往不很直观，还需要用下面两种方法确定测量电路。临界值计算法：由误差理论知当时，内接法外接法一样，我们称为临界值；当用内接法，当用外接法。测试判断法：当Rx、RA、RV大约值都不清楚就用测试判断法。如图所示，将单刀双掷开关S分别接触a点和b点，若看到安培表示值变化比伏特表示值变化大，则说明伏特表分流影响较大，应该选内接法；若伏特表示值变化比安培表示值变化大，则说明

9、安培表降压影响较大，应该选外接法。【例1】如图所示UMN恒定，当电键S接a点时，伏特表示数U1=10V，安培表示数I1=0.2A；当电键S接b点时，U2=12V，I2=0.15A，那么为了准确，电键S应接哪一点？Rx测量值为多大？分析：电键S接a点时：（12-10）/RA=0.2电键S接b点时：12=0.15(RA+Rx) 由得RA=10，接b适宜，Rx=70。（4）选择电表测量电路的搭配电路 变阻器的控制电路，变阻器控制电路是稳定电流实验乃至电学实验中不可缺少的一部分，其主要形式有两种。限流式：图甲所示，其负载电流变化范围是E/（R0+R）E/R；负载电压可调范围是RE/（R0+R）E。为确

10、保安全，触头P开始应置于B端使电路阻值最大。分压式：图乙所示，变阻器固定端A、B分别与电源正负极相接即电阻全部接入干路中，滑动触头P和一固定端A（或B）联接到负载R上，起电位器作用，当电路接通时，负载R上的电压只是滑动变阻器RAP上的电压，负载电压和电流的变化范围分别是：0 ；0 /R，为确保安全，触头P应滑至A端，即开始阻值处于最小。综上述，选择控制电路应按下述原则：a若电压电流不需连续变化，调节范围也不大，且当负载电阻RR0取分压式电路，实验前，负载电压为零，即R0应取最小值。概括上述内容，伏安法实验电路就是根据方框图思考，依据相互制约的条件选出的器材和所选的电路去画电路图，去给实物仪器连

11、线，无论是画图还是接线，都应先干路，后支路才有条不紊。（二）测量数据的有效数字。1毫米刻度尺测量数据的有效数字的末位，应在毫米的十分位，无估读时在十分位上补0。2千分尺测量数据的有效数字的末位在毫米的千分位，无估读时在千分位补“0”，估读位在千分位，精确到百分位。3安培表、伏特表均有两个量程，其测量值的有效数字依量程及精度而定，但是可以概括如下原则：凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，若无估读，则在精度的下一位补“0”； 甲图若用03安量程，其精度为0.1安，图示值为1.40安，这数字后面的“0”是补的；如乙图若用03伏量程，其精度为0.1伏，图示值为1.30

12、伏，这数字后面“0”也是补的。凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数），若无估读不需补“0”。图甲若用00.6安量程，其精度为0.02安，说明测量时只能准确到0.02安，不可能准确到0.01安，因此误差出现在安培的百分位（0.01安），读数只能读到安培的百分位，以估读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小格位置则舍去，指针正对半小格则取为0.01安，指针超过半小格时则算一小格即0.02安，图甲指针若向右再恰偏半小格，则示值为0.29安。若指针向右偏转大于半小格，则示值为0.50安；如乙图若用015伏量程，图示值为6.5伏，而不是6.50伏；乙图指针若再向右偏转不到1格（含小于、等于、大于半格情况），若小于半小格则舍去，读数仍为6.5伏，若指针恰指半小格，可估读为6.8伏，若大于半小格，则估读为7.0伏。其电阻率的最终结果的有效数字位数应保留3