高中物理测定电源电动势和内阻总结

1、测定电源电动势和内阻1.实验原理本实验的原理是闭合电路欧姆定律.1）具体方法a）利用实验图10-1所示电路，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组J I得:b）利用如实验图10-1所示的电路，通过改变寞*图10-1U2 E 12r，解之值，多测几组U、值，由U= E Ir ,可得：U1R的阻I的值（至少测出6组），并且变化范围昼大些，然后用描点法在UI 图象中描点作图，由图象纵截距找出tan ,且 rE,由图象斜率I 1m 找出内电阻，如实验图10-2所示.由于电源内阻r很小，故电流表对电源而言要外接，不然的话,测r Rg,内阻测量的误差太大.由于偶数误差的存在，方法（1）的结果可能

2、存在较大的误差，因此在实验中采取方法（2）处理数据.2.实验器材电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池.3.实验步骤1)恰当选择实验器材，照图连好实验仪器， 使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端.2)闭合开关S,接通电路，记下此时电压表和电流表的示数.3)将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表的示数.4）继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置，记下各位置对应的电压表和电流表的示数.5）断开开关S,拆除电路.6）在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴，作出U-1图象，利用图象求出E、r. 4.数据处理的方法1）本实验中，为

3、了减小实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测 出的U、I值，做U- I图象，所得图线延长线与 U轴的交点即为电动势 E,U E r 图线斜率的值即为电源的内阻 r,即 11m .如实验图10-2所示.2）应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如实验图10-3（甲）所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及做出的图线误差较大.为此，可使纵轴不从零开始，如实验图10-3（乙）所示，把纵坐标比例放 大，可使结果误差小些.此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但 图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝

4、对值，即为内阻r.5 .实验误差分析1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-1图象时描点不很准确.2）系统误差a）电流表相对电源外接如图，闭合电路的欧姆定律 U=E-Ir中的I是通过 电图3源的电流，而图1电路由于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测 量值）小于电源的实际输出电流（真实值）。设通过电源电流为I真，电流表 读数为I测，电压表内阻为Rv ,电压表读数为 U,电压表分流为Iv,由电路 结构，I直I测Iv，而Iv -U-,U越大，Iv越大，U趋于零时，Iv也趋于零。RvI）等效电源内电路为电压表和电源并联，等效内阻r测小于电源内阻r真，r测Rv r真，相对误差为r真

5、，因为Rvr真，所以相对误差Rv r真Rv r真很小，满足实验误差允许范围。II）电流表的读数为等效电源的输出电流， 外电路断开时a、b两点间电压Uab 即等效电源开路电压为等效电源的电动势，即为电源电动势的测量值。等效电动势E测小于电源电动势 E直，E测 一RE直E直，相对误差为 Rv r '',因为Rv r直，所以相对误差很小，也满足实验误差允许范围。 Rv rb）电流表内接实验电路如图4,闭合电路的欧姆定律 U E Ir中U是电源两极间电压，而 图4电路由于电流表分压存在系统误差，导致电压表读数（测量值）小 于电源两极间电压（真实值）。电流表内接实验电路产生的相对误差可以

6、根据等效电源的方法进行定量计算，电流表看成内电路的一部分。如图6虚线框所示，内阻的测量值，即等效电源的内阻为电源内阻和电流表内阻之和r测r直Ra r直，相对误差为RAO因为R与r直接近甚至大于r直，所以，相对误差很大， r远远超出实验误差允许范围，内阻的测量已没有意义。综上所述，利用电流表外接实验电路，电动势和内阻的测量值均 小于真实值，但误差小；而电流表内接实验电路，电动势的测量值不存 在系统误差，而且内阻的测量值大于真实值会产生很大的误差。故伏安 法测电源电动势和内阻的实验电路应采用电流表外接电路。6 .注意事项1）电流表要与变阻器靠近，即电压表直接测量电源的路端电压.2）选用内阻适当大一些的电压表.3）两表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差.4）尽量多测几组UK I数据（一般不少于6组），且数据变化范围要大些.5）做UI图象时，让尽可能多的点落在直线上，不落在直线上的点均匀分布 在直线两侧.7 .实验仪器的选择本实验的系统误差来源于未计电压表的分流。为减小该误差，需减小电压 表的分流.本实验中滑动变阻器的选择原则是：阻值范围较小而额定电流较大；