高中物理測定電源電動勢和內(nèi)阻總結(jié)

1、測定電源電動勢和內(nèi)阻1實驗原理木實驗的原理是閉介電路歐姆定律.1）具體方法a)利用實驗圖10-1所示電路，改變滑動變阻器的阻值,從電流表、電壓表中讀u2 =e-i2r出幾組u、i值，由u = e lr,可得：5=e i,eu2-l25i -【2ii-i2»4-1(a> r 2w尺一1實驗圖10-1b）利用如實驗圖101所示的電路，通過改變r的阻 值，多測幾組u、i的值（至少測出6組），并且變 化范圍晝大些，然后用描點法在u i圖象中描點 作圖，由圖象縱截距找出e,由圖彖斜率au實驗圖10-2找出內(nèi)電阻，如實驗圖10-2za所示. 由于電源內(nèi)阻r很小,故電流表對電源而言要外接，不

2、然的話，頃=r + r內(nèi)阻測量的誤差太大. 由于偶數(shù)誤差的存在，方法的結(jié)果可能存在較大的誤差，因此在實驗 中采取方法（2）處理數(shù)據(jù).2實驗器材電流表、電壓表、變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線及被測干電池.3.實驗步驟1）恰當選擇實驗器材，照圖連好實驗儀器，使開關(guān)處于斷開狀態(tài)fl滑動變阻器的滑動 觸頭滑到使接入電阻值最大的一端.2）閉合開關(guān)s,接通電路，記下此時電壓表和電流表的示數(shù).3）將滑動變阻器的滑動觸頭由一端向另一端移動至某位置，記下此時電壓表和電流表的示數(shù).4）繼續(xù)移動滑動變阻器的滑動觸頭至其他幾個不同位置，記下各位置對應(yīng)的電壓表和 電流表的示數(shù).5）斷開開關(guān)s,拆除電路.6）在坐標紙上以u為縱軸，以

3、丨為橫軸，作出ui圖象，利用圖象求出e、r4. 數(shù)據(jù)處理的方法1）本實驗屮，為了減小實驗i吳差，一般用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，即根據(jù)各次測出的u、 i值,做u i圖象，所得圖線延長線與u軸的交點即為電動勢e,圖線斜率的值即au er =為電源的內(nèi)阻r,即 ai s如實驗圖102所示.2）應(yīng)注意當電池內(nèi)阻較小時，u的變化較小，圖象屮描岀的點呈現(xiàn)如實驗圖10-3（甲） 所示狀態(tài)，下面大面積空間得不到利用，所描得的點及做出的圖線謀差較人.計算岀斜率的絕對值，即為內(nèi)阻r.l/v0. 5為此，可使縱軸不從零開始，如實驗圖103（乙）所示，把縱坐標比例放大，可使結(jié) 果誤差小些.此時，圖線與縱軸的交點仍代表電源

4、的電動勢，但圖線與橫軸的交點 不再代表短路狀態(tài)，計算內(nèi)阻要在直線上選取兩個相距較遠的點，由它們的坐標值°0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0< 5 7/a（甲）'實驗圖10-35. 實驗誤差分析1）偶然謀差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作ui圖象時描點不很準確.2）系統(tǒng)誤差a）電流表相對電源外接如圖，閉合電路的歐姆定律u=e-lr 的i是通過電源的電流，而圖1電路由于 電壓表分流存在系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致電流表讀數(shù)（測量值）小于電源的實際輸出電流（真為電壓表讀數(shù)為u,電壓表分流為1廠由電路結(jié)構(gòu),實值）。設(shè)通過電源電流為1氏，電流表讀數(shù)為i測，電壓表內(nèi)阻i真=1測+5

5、，而iv = 2, u越大，5越大,u趨于零時,ivr.也趨于零。i）等效電源內(nèi)電路為電壓表和電源并聯(lián)，等效內(nèi)阻1測小于電源內(nèi)阻5,相對課差為一-rv+r 真因為r、, » r,所以相對謀差很小，滿足實驗誤差允許范圍。ii）電流表的讀數(shù)為等效電源的輸出電流，外電路斷開時a、b兩點間電壓卩命即 等效電源開路電壓為等效電源的電動勢，即為電源電動勢的測量值。等效電動勢e測小于電源電動勢e ,1：,已測=e, < e何，相對誤差為,心 + rrv + r因為rv » rm ,所以相對誤差很小，也滿足實驗誤差允許范圍。b）電流表內(nèi)接實驗電路如圖4,閉合電路的歐姆定律u二e-ir

6、屮u是電源兩極間電壓，而圖 4電路由于電流表分壓存在系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致電壓表讀數(shù)（測量值）小于電源兩 極間電壓（真實值）。電流表內(nèi)接實驗電路產(chǎn)牛 :的相對誤差可以根據(jù)等效電源的方法進行定量 計算，電流表看成內(nèi)電路的一部分。如圖6虛線框所示，內(nèi)阻的測雖值，即等 效電源的內(nèi)阻為電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻之和r測=1真+ ra > 1真,相對誤差r為。因為ra與5接近英至人于心，所以，相對誤差很人，遠遠超出實 驗誤差允許范圍，內(nèi)阻的測雖已沒冇意義。圖5綜上所述，利用電流表外接實驗電路，電動勢和內(nèi)阻的測量值均小丁真 實值，但誤差小；而電流表內(nèi)接實驗電路，電動勢的測量值不存在系統(tǒng)誤差, 而且內(nèi)阻的測量值人于

7、真實值會產(chǎn)牛很人的誤差。故伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的實驗電路應(yīng)采用電流表外接電路o6. 注意事項1）電流表耍與變阻器靠近，即電壓表直接測量電源的路端電壓.2）選用內(nèi)阻適當人一些的電壓表.3）兩表應(yīng)選擇合適的量程，使測量時偏轉(zhuǎn)角大些，以減小讀數(shù)時的相對誤差.4）盡量多測幾組u、i數(shù)據(jù)（一般不少于6組），且數(shù)據(jù)變化范圍要大些.5）做u-i圖象時，讓盡可能多的點落在直線上，不落在直線上的點均勻分布在直線 兩側(cè)7. 實驗儀器的選擇本實驗的系統(tǒng)誤差來源于未計電壓表的分流。為減小該誤差，需減小電壓表的分流. 本實驗中滑動變阻器的選擇原則是：阻值范圍較小而額定電流較大；電壓表的選擇原則是：在滿足量程要求的前捉下選取內(nèi)阻較人的；電流表的選擇需 根據(jù)電源電動勢和選用的滑動變阻器來確定.補:測量方法用一只電壓表和一只電 流表測量用一只電流表和一只電阻 箱測量用一只電壓表和一只電阻 箱測量需測的量電流電壓3電流厶，電壓6電動 勢f_uj2u山7t電陽電