高中物理测定电源电动势和内阻总结

测量电源电动势和内阻1 .实验原理本实验的原理是闭合电路欧姆定律一)具体办法a )利用实验图10-1所示的电路，改变滑动电阻器的电阻值，从电流计、电压计读出几组u、I的值，由U=E-Ir得到：解如下b )使用实验图10-1所示的电路，通过改变r的电阻值，测定一组u、I的值(至少6组)，测定变化范围大于白天后，使用绘图法在U-I图像上绘图，根据图像纵切片求出e，根据图像倾斜度求出内阻。由于电源内部电阻r较小，因此，如果电流计不外接于电源，则内部电阻测定的误差较大.由于偶数误差的存在，方法(1)的结果可能存在较大的误差，因此实验中采用方法(2)对数据进行处理2 .实验器材电流计、电压表、变阻器、开关、导线及被测定干电池3 .实验步骤1 )适当选择实验器具，如图所示连接实验器具，在开关断开的状态下，使折动电阻器的折动触头折动，使其向连接电阻值最大的一侧滑动2 )关闭开关s，接通电路，记录此时电压计和电流计的显示数.3 )使折动电阻器的折动触头从一端移动到另一端，记录此时的电压计和电流计的显示数。4 )继续将折动电阻器的折动触头移动到其他几个不同的位置，记载与各位置对应的电压计和电流计的显示数量.5 )断开开关s，断开电路。6 )在坐标纸上以u为纵轴、以I为横轴制作u-i图像，根据图像求出e、r .4 .数据处理的方法1 )在本实验中，为了减小实验误差，一般用图像法处理实验数据，根据各次测定u、I的值制作U-I图像，得到的曲线图的延长线与u轴的交点为电动势e，曲线图的倾斜度的值如电源的内部电阻r、即实验图10-2所示.2 )应该注意，如果电池内部电阻小，则u的变化小，图像上描绘的点成为实验图10-3 )所示的状态，不能利用以下的大面积的空间，描绘的点和描绘的误差变大.此时，曲线图与纵轴的交点还表示电源的电动势，但曲线图与横轴的交点没有表示短路状态，为了计算内部电阻，在直线上选择两个分开的点，根据这些坐标值计算斜率的绝对值即内部电阻r .5 .实验误差分析1 )偶然误差：主要是电压计和电流计的读取值和制作u-i图像时的描绘点不正确。2 )系统误差a )电流表外接在电源上如图所示，闭合电路的欧姆定律U=E-Ir中的I是通过电源的电流，但图1的电路在电压计的分流中存在系统误差，因此电流计的读取值(测定值)比电源的实际输出电流(真值)小。 设通过电源的电流为电流计的电流值、电压计的内部电阻为u、电压计的电流值为u，则根据电路结构，u越大，u越有变为零的倾向。I )等效电源内电路与电压表并联，等效内阻小于电源内阻，相对误差为，因此相对误差为小，满足实验误差的允许范围。II )电流计的读取值是等效电源的输出电流，外部电路被切断时的a、b两点间电压，即等效电源开路电压是等效电源的电动势，是电源电动势的测定值。 等效电动势比电源电动势小，相对误差为，因此相对误差小，也满足实验误差的允许范围。b )内置电流计的实验电路如图4所示，在闭合电路的欧姆定律中，u是电源两极间电压，与此相对，在图4的电路中，在电流计分压中存在系统误差，因此，电压计的测定值(测定值)比电源两极间电压(真值)小。内置电流计实验电路产生的相对误差可通过等效电源的方法定量计算，电流计视为内部电路的一部分。 如图6的虚线框所示，内部电阻的测量值，即等效电源的内部电阻是电源内部电阻与电流计内部电阻的和，相对误差为。 由于接近RA，因此相对误差较大，远远超出实验误差的允许范围，内阻的测量毫无意义。如上所述，利用电流计的外置实验电路，电动势和内阻的测量值都小于真值，但误差小的电流计内置实验电路时，电动势的测量值没有系统误差，内阻的测量值大于真值时会产生大误差。 因此，用伏安法测量电源电动势和内阻的实验电路必须采用电流计的外部电路。6 .注意事项1 )电流计必须接近变阻器，即电压计直接测量电源的电路端电压2 )选择内阻适度大的电压表3 )两表应选择合适的范围，加大测量时的偏转角，减小读取时的相对误差4 )尽可能多地测定组的u、I数据(一般为6组以上)，数据的变化范围广5 )制作u-I图像时，尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧。7 .实验设备的选择本实验的系统误差来源于未测电压表的分流。 为了减小这个误差，需要减小电压表的分流本实验中滑动电阻器的选择原则是电阻值范围小，额定电流大电压表的选择原则是在满足范围的要求的前提下选择内阻大的电流表，电流表的选择必须由电源电动势和选择的滑动电阻器决定补全：测定方法用电压表和电流计测量用电流计和电阻箱测量用电压表和电阻箱测量实验电路va.arersa.arersvrers需要测量量电流I1、电压U1电流I2、电压U2