实验10 测量电源的电动势和内阻

实验 测量电源的电动势内阻
1.测量电源的电动势和内阻。
2.掌握用图像法求电动势和内阻。
闭合电路欧姆定律,实验原理图如图所示。
电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔等。
1.电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程,按实验原理图连接好电路。
2.把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端。
3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1U1)。用同样方法测量几组IU值,填入表格中。
第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
第6组
I/A
U/V
4.断开开关,拆除电路,整理好器材。
1.公式法
取上表六组对应的U水泥电阻器I数据,数据满足关系式U1EI1rU2EI2rU3E涉水喉-I3r,让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组Er,分别取平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小。
2.图像法
以路端电压U为纵坐标、干路电流I为横坐标建立U­I坐标系,在坐标平面内描出各组(IU)值所对应的点,然后作一条直线,使其通过尽可能多的点,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,如图所示。则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),与横轴交点的横坐标为短路电流I,直线的斜率的绝对值即为电池的内阻r,即r
1.偶然误差
(1)由读数不准引起误差。
(2)用图像法求Er时,由于作图不准确造成的误差。
(3)测量过程中通电时间过长或电流过大,都会引起Er变化。
2.系统误差
由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。
(1)如图甲所示,在理论上EU+(IVIA)r,其中电压表示数U是路端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差,而且电压表示数越大,IV越大。
即:UU中医推拿按摩床测
IIIVI
结论:
U=0时,II,用UI画出乙图中右侧的修正图,由图可以看出:E>Er>rrs232和ttl
从电路的角度看,电压表应看成内电路的一部分,故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势。因为电压表和电池并联,所以r小于电池内阻r;因为外电阻R断开时,ab两点间电压Uab等于电动势E,此时电源与电压表构成回路,所以Uab<E,即E<E
(2)若采用丙图所示电路,在理论上E=(UUA)+IrI为通过电源的电流的真实值,而的示数不等于路端电压真实值。
即:II
UUIRA
结论:
I=0时,UU,用UI画出丁图中右侧的修正图,由图可以看出:EEr>r
从电路的角度看,rrRA。由于通常情况下电池的内阻较小,所以这时r的误差非常大。
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1.为了使电池的路端电压变化明显,应选内阻稍大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池)。
2.在实验中不要将I调得过大,每次读完UI的数据后应立即断开电源,以免干电池在大电流放电时极化现象严重,使得Er明显变化。
3.测出不少于6组IU的数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,类似于逐差法,要将测出的UI数据中,第1和第4组为一组,第2和第5组为一组,第3和第6组为一组,分别解出Er值再求平均值。
4.在画U­I图线时,要使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点应对称分布在直线两侧,可舍弃个别离直线较远的点,以减小偶然误差。
5.干电池内阻较小时,U的变化较小,此时,坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况,使下部大面积空间得不到利用。为此,可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始),如图乙所示,并且把纵坐标的比例放大,可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流,而图线与纵轴交点的纵坐标仍为电动势。要在直线上任取两个相距较远的点,用r5460a,计算出电池的内阻r
考点1 教材原型实验
例1 (2020·山东高考)实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对测量电源的电动势和内阻的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:

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