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测电动势和内阻
(1)测量电路如图 (2)测量方法 第一、计算方法
测两组端电压U和电流I值,然后通过以下式子求解。 E=U1+I1r E=U2+I2r
第二、作U——I图象方法
通过调节滑动变阻器,取得多组(U,I)值,然后在坐标中描点,连成直线 用图象处理问题,须注意以下几点:
①连直线的方法:让尽可能多的点在直线上,直线两则分布的点的个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。
②纵轴截距的含义:电动势E ③横轴截距的含义:短路电流I0
④斜率的含义:电阻。求解方法:r=
E或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。 I0(3)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—I图象时描点不很准确。
(2)系统误差:系统误差来源于未计电压表分流,近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。如果由实验得到的数据作出图中实线(a)所示的图象,那么考虑到电压表的分流后,得到的U—I图象应是图中的虚线(b),由此可见,按图所示的实验电路测出的电源电动势源内电阻
。
等于干路电流的真实值,
时,
,电
说明:①外电路短路时,电流表的示数(即干路电流的测量值)
所以图中(a)、(b)两图线交于短路电流处。②当路端电压(即电压表示数)为由于电流表示数
(4)特殊方法 (一)即计算法:画出各种电路图 E?I1(R1?r)IR-IRII(R1-R2)
E?12r?1122(一个电流表和两个定值电阻)
I2-I1E?I2(R2?r)I2-I1Iu-I2u1 E?12E?u2?I2rI1-I2u1rR1 EuE?u2?2rR2E?u1?小于干路电流,所以(a)、(b)两图线出现了图中所示的差异。
E?u1?I1r r?u2-u1I1-I2
(一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器)
?u1u2(R1-R2)(u-u)RR
r?1212(一个电压表和两个定值电阻)
u2R1-u1R2u2R1-u1R2 技术资料.整理分享
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例9、用右图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
(a) 电流表(量程0.6A、3A); (b) 电压表(量程3V、15V)
(c) 定值电阻(阻值1?、额定功率5W) (d) 定值电阻(阻值10?,额定功率10W) (e) 滑动变阻器(阴值范围0--10?、额定电流2A) (f) 滑动变阻器(阻值范围0-100?、额定电流1A) 那么
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择 V,电流表的量程应选择 A; R0应选择 ?的定值电阻,R应选择阻值范围是 ?的滑动变阻器。 (2)引起该实验系统误差的主要原因是 。
II.答案:
(1)3,0.6,1,0~10。(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。
解析:由于电源是一节干电池(1.5V),所选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几Ω左右,加上保护电阻,最大电流在0.5A左右,所以选量程为0.6A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0~10Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。 关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的,一般具有倾向性,总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E测 例10、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻,实验室中有如下器材: A.待测干电池 B.电流表G(0~3mA,内电阻r1=20Ω) C.电流表A(0~0.6A,内电阻r2=0.20)D.滑动变阻器甲(最大阻值10Ω) E.滑动变阻器乙(最大阻值100Ω) F.定值电阻R1=100Ω G.定值电阻R2=500Ω H.定值电阻R3=1.5kΩ 开关、导线。 由于没有电压表,为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。 ①为了方便并能较准确测量,滑动变阻器应选 ,定值电阻应选用 。(填写定值电阻前的序号) ②若某次测量中电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2;改变滑动变阻器的位置后,电流表G的示数为I1′,电流表A的示数为I2′。则可知此电源的内电阻测量值为r= ,电动势测量值为E= 。 技术资料.整理分享 WORD格式.可编辑 【解析】 干电池的电动势和内阻的测量,一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表,故需要将电流表G改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V,则总电阻为 1.5V ?500?,故定值电阻应选用的序号为G的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D; 3mA②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有 E?I1(R2?r1)?(I1?I2)r,E?I1?(R2?r1)?(I??I?)2r ?I1??I1I2I1??I1I2R?rE?R2?r1? 解之,得r?, ?21??????I1?I2?I1?I2I1?I2?I1?I2 技术资料.整理分享
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