測定電源電動勢和內(nèi)阻

1、實(shí)驗(yàn)十 測定電源電動勢和內(nèi)阻 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1)掌握利用儀器測量電池電動勢和內(nèi)電阻的方法。(2)學(xué)會利用圖線處理數(shù)據(jù)的方法?！緦?shí)驗(yàn)原理】(1)原理由閉合電路歐姆定律  EU+Ir。可以采用以下的電路圖：這幾種方法均可測量。本實(shí)驗(yàn)選擇用 表測量。采用圖1：示數(shù)準(zhǔn)確                       示數(shù)偏大采用圖2：示數(shù)準(zhǔn)確   

2、                     示數(shù)偏小選用哪種方式，要根據(jù)實(shí)際測量的需要確定，現(xiàn)在要想測出電源的內(nèi)阻，如果采用圖2方式，最后得到的結(jié)果相當(dāng)于電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的總和，而兩者相差又不太多，這樣一來誤差就會比較大，所以應(yīng)采用圖1的電路圖。明確各儀器的規(guī)格：電流表00.6A量程，電壓表03V量程。滑動變阻器050。此外，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。(2)數(shù)據(jù)處理原則上，利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結(jié)果，但

3、這樣做誤差會比較大，為此，我們可以多測幾組求平均，也可以將數(shù)據(jù)描在圖上，利用圖線解決問題。明確：圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流強(qiáng)度I增大時，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U=E-Ir。也就是說它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的U-I圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。實(shí)驗(yàn)中至少得到5組數(shù)據(jù)，畫在圖上擬合出一條直線。要求：使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，并且分布在直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個數(shù)要大致相等，這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。討論：將圖線延長，與橫縱軸的交點(diǎn)各代

4、表什么情況？歸納：將圖線兩側(cè)延長，分別交軸與A、B點(diǎn)。A點(diǎn)意味著斷路情況，它的縱軸截距就是電源電動勢E。說明：A、B兩點(diǎn)均是無法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對值就較小。為了使測量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開始，計(jì)算r時選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。【實(shí)驗(yàn)器材】電流表，電壓表，滑動變阻器，開關(guān)，兩節(jié)電池，電池盒，一小電阻（可充當(dāng)電源內(nèi)阻），導(dǎo)線若干。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1按下圖接好電路。其中電流表用0.6安量程，電壓表用3伏量程，滑動變阻器置于阻值最大位置。2閉合開關(guān)，記下這時電流表和電壓表的示數(shù)。依次減小滑動變阻器的阻值，讀出相應(yīng)的U

5、、I值。將讀數(shù)填入表1中。表1次數(shù)物理量123456I（安）      U（伏）       3用公式法計(jì)算E，r。將第1、4次測得的U、I值代入公式，求出E和r。同理，由第2、5次，第3、6次的測量結(jié)果可求出相應(yīng)的E和r。然后求出干電池的電動勢和內(nèi)電阻的平均值。4用圖象法求E，r在坐標(biāo)紙上，用橫軸表示電流I，縱軸表示路端電壓U，選取適當(dāng)比例，描出所記錄的各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成一條直線。如圖，連線應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，并使直線兩邊的點(diǎn)盡可能對稱。直線與

6、縱軸的交點(diǎn)表示斷路時（I0）的路端電壓UE，與橫軸的交點(diǎn)表示短路時（U0）的電流強(qiáng)度I0。直線的斜率即為電源的內(nèi)電阻：【注意事項(xiàng)】1由于干電池的內(nèi)電阻較?。?.5歐1.5歐），如果電路短路，電路中電流過大，會損壞電表和電池，因而調(diào)節(jié)滑動變阻器時要防止電阻為零的情況發(fā)生。2一般來說干電池的電動勢和內(nèi)電阻是要變化的，隨著電池使用時間的增加，它的電動勢減小，內(nèi)電阻增加。實(shí)驗(yàn)中使用電動勢為1.4伏左右半新電池效果較好。如果是新電池，電動勢在1.55伏到1.58伏之間，使用前應(yīng)用小電流放一下電，使電動勢降到1.5伏，并且穩(wěn)定下來。3實(shí)驗(yàn)時為了不使在外電阻較小時，電路中的電流長時間超過干電池的正常放電電流

7、（0.3安），應(yīng)使通電時間越短越好，只是在讀取數(shù)據(jù)時讓電路接通，否則易損傷電池。4改變滑動變阻器的阻值時，最好讓兩個電表中的一個表的指針指整數(shù)格，每次的電阻值的變化適當(dāng)大一些，可以減小讀數(shù)誤差，電表讀數(shù)應(yīng)多估計(jì)一位。5圖線坐標(biāo)軸的單位長度取得是否合適，直接影響作圖的準(zhǔn)確性。圖線的傾角最好接近45°，坐標(biāo)原點(diǎn)可以不從零開始，比如縱坐標(biāo)原點(diǎn)可從比測量時的最小電壓稍小的某一電壓值U0開始。但這時圖線與橫軸的交點(diǎn)I不再是短路電流，電源內(nèi)電阻為：6電池的內(nèi)阻若太小則不易測量，所以實(shí)驗(yàn)中用舊電池或者在電池外串一電阻充當(dāng)電源內(nèi)阻?！菊`差分析】實(shí)驗(yàn)中的誤差屬于系統(tǒng)誤差，請同學(xué)們進(jìn)一步討論，得到的數(shù)值是偏大還是偏小？（提示：利