測定直流電源的參數(shù)并研究其輸出特性

測定直流電源的參數(shù)并研究其輸出特性【目的要求】用伏安法測定干電池的輸出電壓隨電流變化的規(guī)律，并測定電池的電動勢和內(nèi)阻測量電池的負(fù)載功率特性學(xué)習(xí)用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)【實驗原理】描繪干電池的伏安特性曲線，并測定電源的電動勢和內(nèi)阻由于電表不能看成理想電表，因此電流表外接時，電壓的測量為不準(zhǔn)確值，此時測得的電源內(nèi)阻為電源與電流表的串聯(lián)電阻；電流表內(nèi)接時，測得的電源內(nèi)阻為電源與電壓表的并聯(lián)電阻。為減小實驗誤差采用電流表內(nèi)接電路，如右圖一所示。假設(shè)電表為理想電表有：測出多組路端電壓與電流值，并作出圖像，如圖二所示。根據(jù)圖像可得縱軸的截距為電源的電動勢。直線的斜率為電源的內(nèi)阻值。測量干電池的負(fù)載功率隨負(fù)載變化的規(guī)律如圖三所示：由于電流表的內(nèi)阻不能忽略，且和電源內(nèi)阻相差不大，故本實驗采用一定值電阻和一電壓表并聯(lián)的方法測量電流，這樣的測量減小電流表在電路中帶來的誤差。從而用得到的電壓與電流值計算RL上的功率隨電阻RL的變化情況。且此處的可其一定的保護(hù)作用【實驗儀器】UT39A萬用表干電池5.1Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻導(dǎo)線面包板開關(guān)【實驗步驟】測量干電池的電動勢用數(shù)字萬用表的電壓擋直接測量電源的電動勢E描繪干電池的伏安特性曲線按圖一連接電路（注意合上開關(guān)前，變組箱電阻應(yīng)最大）調(diào)節(jié)變組箱組值，測量并記錄值畫曲線，通過圖線得出E，r的值測量干電池的負(fù)載功率隨負(fù)載變化的規(guī)律按圖三連接電路，另=5.1Ω調(diào)節(jié)RL阻值，RL取的3～4倍逐漸較小到的一半左右，記錄此時兩電壓表的讀數(shù)。并作圖像，判斷變化規(guī)律【數(shù)據(jù)處理】（實驗數(shù)據(jù)來自胡毓文）1.用萬用表直接測得電源電壓為E=1.415V2.定U—I曲線，并得出電源電動勢和內(nèi)阻U/V1.2591.2481.2371.2251.2091.1951.1771.1391.1171.0630.938I/mA96.4107.1116.4127.1140.7156.2178.3210.0230.0290.0460.0根據(jù)圖像可得電源的電動勢為電源內(nèi)阻為利用最小二乘法可得：即：描繪負(fù)載功率隨負(fù)載電阻變化的關(guān)系。（本組數(shù)據(jù)來自李樂章）9.98765.85.65.45.25.04.83.02.01.00.8950.8350.7870.7510.7260.7140.7010.6890.6750.7170.5140.4250.3070.4440.4990.5440.5760.5980.6090.6210.6320.6440.6080.7920.8750.9820.0870.0980.1070.1130.1170.1190.1220.1240.1260.1190.1550.1720.19377.881.884.284.984.985.085.585.485.385.379.773.159.3由右圖5可知，上的功率隨著，的增大，先增大后減小。該當(dāng)時，其上的功率最大。【誤差分析】由于電壓表的存在，在測量電源內(nèi)阻時，使得測量結(jié)果偏小，電動勢的測量結(jié)果也偏小電池在實驗過程中放電，造成電源的內(nèi)阻變大。電阻箱（長時間用過的電阻箱）的接觸電阻不能忽略。電源放電時，尤其是電流較大時，溫度變化，影響電源的電動勢和內(nèi)阻。【說明】該干電池為舊電池為宜，因為此時電池內(nèi)阻較大，繪制的伏安特性曲線不至于太平，隨外電阻的變化，其路端電壓變化較大些。在此實驗中電流不能太大，而且不能長時間通電，不然會影響被測量電源的內(nèi)阻。本實驗不可以用磁電式電表直接測量電源電動勢，但可以用數(shù)字萬用表直接測量，因為數(shù)字萬用表的電壓擋內(nèi)阻一般大于10MΩ用作圖法處理數(shù)據(jù)得到的電源的電動勢和內(nèi)阻的有效位數(shù)為2-3位，而用最小二成法處理數(shù)據(jù)可以有4位有效數(shù)字