内容正文:
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实验预测•演练提升
实验十 测定电源的电动势和内阻
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[实验目的]
1.测定电源的电动势和内阻。
2.加深对闭合电路欧姆定律的理解。
[实验原理]
用电压表测得路端电压,用电流表测出干路电流,通过调节滑动变阻器改变电路中的电阻,测出U、I的数据,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir列方程,E=U1+I1r、E=U2+I2r求解。
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[误差分析]
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1.偶然误差:电表读数及用图象法求E和r时作图不准确。
2.系统误差:如实验电路一中由于电压表的分流,测量结果是
E测<E真,r测<r真。
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[实验器材]
待测电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线。
[实验步骤]
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[数据处理]
①公式法;
②图象法:作U-I图象。
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[注意事项]
1.可选用旧电池:为了使电路的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的一节干电池。
2.电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大。因此,实验中不要将电流I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。
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3.公式法求E、r:要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组,分别解出E、r值再求平均值。
4.合理选择标度:为使图线分布空间大,如图所示,纵坐标可以不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,电源的内阻不能用r= 确定,应根据r=||确定。
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热点一 教材原型实验
实验电路与器材选取
1.实验电路
(1)从减小误差考虑,普通的干电池内阻较小,应选用电流表内接法,当被测电源内阻较大时,应选用电流表外接法。
(2)为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,通常在干路中串联一个保护电阻。
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2.器材选择
(1)电压表:根据所测电池的电动势选择量程。
(2)电流表:由于干电池允许的最大电流约为0.5 A,电流表一般用0.6 A量程。
(3)滑动变阻器:既要考虑把电流控制在安全范围内,不能使阻值太小,又要考虑调节方便,不能使阻值太大。
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某物理兴趣小组准备测量一节干电池(内阻约为3 Ω)的电动势和内阻,实验室提供了如下器材:
A.电流表A1(量程3 mA,内阻为199 Ω)
B.电流表A2(量程1 500 mA,内阻为1 Ω)
C.电压表V(量程3 V,内阻很大)
D.滑动变阻器R1(阻值范围0~5 Ω,额定电流2 A)
E.滑动变阻器R2(阻值范围0~500 Ω,额定电流1 A)
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F.定值电阻R3=1 Ω
G.定值电阻R4=1 kΩ
以及待测干电池,开关、导线若干。
同学们根据提供的器材,设计了如图甲所示的实验电路图。
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(1)请根据电路图,将实物图乙连线补充完整。
[答案] 图见解析
[解析] 实物连线图如图所示。
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(2)为了尽量减小误差且方便操作,图中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选择______(选填“R1”或“R2”),定值电阻应选择________(选填“R3”或“R4”)。
A1
R1
R3
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[解析] 因测量一节干电池的电动势,干电池的电阻约为3 Ω,因此电路的最大电流约为500 mA,A2量程过大,因此要选择A1,使其与定值电阻并联改装成较大量程的电流表即可;滑动变阻器R2阻值过大,不方便操作,则滑动变阻器选择R1即可;将定值电阻R3与电流表A1并联后可以改装成的电流表的量程为600 mA,满足实验要求,因此定值电阻