内容正文:
实验13 测量电源电动势和内阻
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一、实验原理及装置图
改变滑动变阻器接入电路的阻值,测多组U、I值,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir计
算E、r。
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二、操作要领及注意事项
1.如何选电池:为使路端电压变化明显,应选内阻较大的旧电池。
2.如何连电路:按原理图连接电路,注意电流表、电压表的接线柱的正负及量程。
3.测量前滑动变阻器滑片应调到什么位置:闭合开关前,滑动变阻器滑片位于连入电路
阻值最大的位置。
4.如何测量数据:调节滑动变阻器的滑片,电流不要过大,读数要快;要测出不少于6组(I,
U)数据,变化范围要大些。
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三、数据处理
1.计算法:测出路端电压和干路电流,列方程组 ,解得E、r。可以列多个方程
组,分别求出E、r,再取其平均值。
2.作图法:由测出的多组I、U值,描点作图处理数据,如图所示。
(1)图线与纵轴交点的纵坐标为电源电动势E。
(2)图线斜率的绝对值为内阻r。
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四、误差分析及改进措施
1.若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对
应的I真与I测的差值越大,其U-I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。
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2.若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对
应的U真与U测的差值越大,其U-I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。
3.因为通常情况下电源内阻较小,则图乙所测电源内阻误差较大,所以为了减小系统误
差,我们实验时用图甲电路,电压表内阻越大,分流越小,其系统误差也越小,所以选用内
阻较大的电压表。
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五、拓展方案
方案一 安阻法测电动势和内阻
1.实验原理及装置图
闭合电路欧姆定律E=IR+Ir,电路图如图所示。
2.数据处理
(1)计算法:由 解方程组求得E、r。
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(2)图像法:由E=I(R+r)可得
① = R+ ,可作 -R图像(如图甲), -R图像的图线斜率k= ,纵轴截距为 。
②R=E· -r,可作R- 图像(如图乙),R- 图像的图线斜率k=E,纵轴截距为-r。
3.误差分析
(1)误差来源:电流表有内阻,导致电源内阻测量不准确。
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(2)结论:E测=E真,r测>r真(r测=r真+rA)。
方案二 伏阻法测电动势和内阻
1.实验原理及装置图
闭合电路欧姆定律E=U+ r,电路图如图所示。
2.数据处理
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(1)计算法:由 解方程组求得E和r。
(2)图像法:由E=U+ r得 = + ·
- 图像的图线斜率k= ,纵轴截距为 ,如图
3.误差分析
(1)误差来源:未考虑电压表的内阻,干路电流表达式不准确,导致电动势、内阻测量不
准确。
(2)结论:E测<E真,r测<r真。
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