高中物理測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻總結(jié)

1、測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1.實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)的原理是閉合電路歐姆定律.1）具體方法a）利用實(shí)驗(yàn)圖10-1所示電路，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出幾組J I得:b）利用如實(shí)驗(yàn)圖10-1所示的電路，通過(guò)改變寞*圖10-1U2 E 12r，解之值，多測(cè)幾組U、值，由U= E Ir ,可得：U1R的阻I的值（至少測(cè)出6組），并且變化范圍晝大些，然后用描點(diǎn)法在UI 圖象中描點(diǎn)作圖，由圖象縱截距找出tan ,且 rE,由圖象斜率I 1m 找出內(nèi)電阻，如實(shí)驗(yàn)圖10-2所示.由于電源內(nèi)阻r很小，故電流表對(duì)電源而言要外接，不然的話(huà),測(cè)r Rg,內(nèi)阻測(cè)量的誤差太大.由于偶數(shù)誤差的存在，方法（1）的結(jié)果可能

2、存在較大的誤差，因此在實(shí)驗(yàn)中采取方法（2）處理數(shù)據(jù).2.實(shí)驗(yàn)器材電流表、電壓表、變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)及被測(cè)干電池.3.實(shí)驗(yàn)步驟1)恰當(dāng)選擇實(shí)驗(yàn)器材，照?qǐng)D連好實(shí)驗(yàn)儀器， 使開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)且滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑到使接入電阻值最大的一端.2)閉合開(kāi)關(guān)S,接通電路，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù).3)將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由一端向另一端移動(dòng)至某位置，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù).4）繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭至其他幾個(gè)不同位置，記下各位置對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù).5）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,拆除電路.6）在坐標(biāo)紙上以U為縱軸，以I為橫軸，作出U-1圖象，利用圖象求出E、r. 4.數(shù)據(jù)處理的方法1）本實(shí)驗(yàn)中，為

3、了減小實(shí)驗(yàn)誤差，一般用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即根據(jù)各次測(cè) 出的U、I值，做U- I圖象，所得圖線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)與 U軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì) E,U E r 圖線(xiàn)斜率的值即為電源的內(nèi)阻 r,即 11m .如實(shí)驗(yàn)圖10-2所示.2）應(yīng)注意當(dāng)電池內(nèi)阻較小時(shí)，U的變化較小，圖象中描出的點(diǎn)呈現(xiàn)如實(shí)驗(yàn)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(diǎn)及做出的圖線(xiàn)誤差較大.為此，可使縱軸不從零開(kāi)始，如實(shí)驗(yàn)圖10-3（乙）所示，把縱坐標(biāo)比例放 大，可使結(jié)果誤差小些.此時(shí)，圖線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)仍代表電源的電動(dòng)勢(shì)，但 圖線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)不再代表短路狀態(tài)，計(jì)算內(nèi)阻要在直線(xiàn)上選取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，由它們的坐標(biāo)值計(jì)算出斜率的絕

4、對(duì)值，即為內(nèi)阻r.5 .實(shí)驗(yàn)誤差分析1）偶然誤差：主要來(lái)源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U-1圖象時(shí)描點(diǎn)不很準(zhǔn)確.2）系統(tǒng)誤差a）電流表相對(duì)電源外接如圖，閉合電路的歐姆定律 U=E-Ir中的I是通過(guò) 電圖3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(cè) 量值）小于電源的實(shí)際輸出電流（真實(shí)值）。設(shè)通過(guò)電源電流為I真，電流表 讀數(shù)為I測(cè)，電壓表內(nèi)阻為Rv ,電壓表讀數(shù)為 U,電壓表分流為Iv,由電路 結(jié)構(gòu)，I直I測(cè)Iv，而Iv -U-,U越大，Iv越大，U趨于零時(shí)，Iv也趨于零。RvI）等效電源內(nèi)電路為電壓表和電源并聯(lián)，等效內(nèi)阻r測(cè)小于電源內(nèi)阻r真，r測(cè)Rv r真，相對(duì)誤差為r真

5、，因?yàn)镽vr真，所以相對(duì)誤差Rv r真Rv r真很小，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)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(kāi)時(shí)a、b兩點(diǎn)間電壓Uab 即等效電源開(kāi)路電壓為等效電源的電動(dòng)勢(shì)，即為電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值。等效電動(dòng)勢(shì)E測(cè)小于電源電動(dòng)勢(shì) E直，E測(cè) 一RE直E直，相對(duì)誤差為 Rv r '',因?yàn)镽v r直，所以相對(duì)誤差很小，也滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍。 Rv rb）電流表內(nèi)接實(shí)驗(yàn)電路如圖4,閉合電路的歐姆定律 U E Ir中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(cè)量值）小 于電源兩極間電壓（真實(shí)值）。電流表內(nèi)接實(shí)驗(yàn)電路產(chǎn)生的相對(duì)誤差可以

6、根據(jù)等效電源的方法進(jìn)行定量計(jì)算，電流表看成內(nèi)電路的一部分。如圖6虛線(xiàn)框所示，內(nèi)阻的測(cè)量值，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(cè)r直Ra r直，相對(duì)誤差為RAO因?yàn)镽與r直接近甚至大于r直，所以，相對(duì)誤差很大， r遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍，內(nèi)阻的測(cè)量已沒(méi)有意義。綜上所述，利用電流表外接實(shí)驗(yàn)電路，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值均 小于真實(shí)值，但誤差小；而電流表內(nèi)接實(shí)驗(yàn)電路，電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值不存 在系統(tǒng)誤差，而且內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。故伏安 法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表外接電路。6 .注意事項(xiàng)1）電流表要與變阻器靠近，即電壓表直接測(cè)量電源的路端電壓.2）選用內(nèi)阻適當(dāng)大一些的電壓表.3）兩表應(yīng)選擇合適的量程，使測(cè)量時(shí)偏轉(zhuǎn)角大些，以減小讀數(shù)時(shí)的相對(duì)誤差.4）盡量多測(cè)幾組UK 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UI圖象時(shí)，讓盡可能多的點(diǎn)落在直線(xiàn)上，不落在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布 在直線(xiàn)兩側(cè).7 .實(shí)驗(yàn)儀器的選擇本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差來(lái)源于未計(jì)電壓表的分流。為減小該誤差，需減小電壓 表的分流.本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的選擇原則是：阻值范圍較小而額定電流較大；