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第3節(jié)實驗:測電源電動勢內(nèi)阻的測量U:路端電壓1.代數(shù)法:U=E-IrI:總電流一、實驗原理U1=E-I1rU2=E-I2r2.圖象法:ErIU0AV電流表示數(shù)不是總電流電壓表示數(shù)不是外電壓兩種接法都有誤差二、誤差分析
AV
AV二、誤差分析r測
<r真
r測
>r真
E測
<E真E測
=E真IU1.電流表內(nèi)接:2.電流表外接:E真E測I真I測IU0E真U真U測勢阻都小勢等阻大I測I真注意:外接法內(nèi)阻測量相對誤差太大,除非知道RA才選用AV為了減小此誤差,滑動變阻器R的阻值應(yīng)該_____一些,所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該_____一些。
思考:實驗電路如圖。根據(jù)閉合電路歐姆定律:E=U+Ir,本實驗電路中電壓表的示數(shù)是準(zhǔn)確的,而電流表的示數(shù)比通過電源的實際電流小,所以本實驗的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的。小大AVS被測電池(干電池)電流表:0~0.6A電壓表:
0~3V滑動變阻器:最大阻值10~20Ω電鍵和導(dǎo)線若干三、實驗器材四、實驗步驟1.按原理圖連接實物圖四、實驗步驟2.記錄數(shù)據(jù)3.計算結(jié)果AVSI/A0.20.10.30.40.5******1.畫直線時應(yīng)使各個點盡量靠近直線,并盡量分布在直線兩側(cè),對于個別明顯的誤差點不予考慮。五、注意事項1.01.5U/V00.5思考:當(dāng)電池的內(nèi)阻較小時,圖像會出現(xiàn)什么情況?I/A0.20.10.30.40.51.畫直線時應(yīng)使各個點盡量靠近直線,并盡量分布在直線兩側(cè),對于個別明顯的誤差點不予考慮。五、注意事項1.01.5U/V00.5思考:當(dāng)電池的內(nèi)阻較小時,圖像會出現(xiàn)什么情況?
U的變化很小,導(dǎo)致斜率很小,圖線比較平坦,很難確定短路電流,測量結(jié)果誤差較大。******1.畫直線時應(yīng)使各個點盡量靠近直線,并盡量分布在直線兩側(cè),對于個別明顯的誤差點不予考慮。五、注意事項1.5I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3I/A0.20.10.30.40.51.01.5U/V00.5******五、注意事項1.5I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3I/A0.20.10.30.40.51.01.5U/V00.5******2.可使縱軸不從零開始,放大縱軸的標(biāo)度,使圖像完整,減小測量誤差??v軸交點仍是E,橫軸交點不再是I短。內(nèi)阻是多少?3.測干電池的電動勢和內(nèi)阻,應(yīng)選用舊電池,舊電池的內(nèi)阻較大,電壓表示數(shù)變化明顯4.用電壓表和電流表測電池的電動勢和內(nèi)阻,應(yīng)選用安培表的內(nèi)接法.如只測電動勢,可用外接法。7.U=0時的電流才是短路電流5.根據(jù)圖象求E、r誤差較小6.特別要注意有時候圖像的縱坐標(biāo)的起始點不是0,求內(nèi)阻的一般式應(yīng)該是r=|ΔU/ΔI|。五、注意事項例1:某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻,已知干電池的電動勢約為1.5V,內(nèi)阻約1Ω,電壓表(0-3V,3kΩ),電流表(0-0.6A,1.0Ω),滑動變阻器有R1(10Ω2A)和R2(100Ω0.1A)各一只;(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選用
(選填R1或R2).(2)在乙圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實驗電路.(3)在實驗中測得多組電壓和電流值,得到如圖丙所示的U-I圖線,由圖線可較準(zhǔn)確求出該電源電動勢E=
V;內(nèi)阻r=
Ω.E測_____E真,r測________r真。(填“<”“=”或“>”)1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA圖甲圖乙R11.50圖線的斜率為0.7/0.37=1.85Ωr=1.85-RA=0.85Ω0.85<<例2.某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0kΩ,電阻R1=9.0kΩ,為了方便讀數(shù)和作圖,給電池串聯(lián)一個R0=3.0Ω的電阻。
該小組順通過多次改變滑動變阻器觸頭位置,得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù),作出I1-I2圖象,得到電池的電動勢E=______V,內(nèi)阻r=________Ω。I2/mA1.00.51.5U/V20030001001.400.46電阻箱1.安阻法測E、r六:其它方案RI0R01IE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)誤差:勢等阻大V2.伏阻法測E、r電阻箱1.安阻法測E、r六:其它方案E=U1+U1r/R1
E=U2+U2r/R21R01U誤差:勢阻都小例3:有一特殊電池,它的電動勢約為9V,內(nèi)阻約為40Ω,已知該電池允許輸出的最大電流為50mA。為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻,某同學(xué)利用如圖7甲所示電路進行實驗,圖中電流表的內(nèi)阻RA=5Ω,R為電阻箱,阻值范圍0~999.9Ω,R0為定值電阻,對電源起保護作用。(1)本實驗中的R0應(yīng)選_____(填字母)。A.10Ω B.50ΩC.150Ω D.500Ω(2)該同學(xué)接入符合要求的R0后,閉合開關(guān)S,調(diào)整電阻箱的阻值,讀取電流表的示數(shù),記錄多組數(shù)據(jù),作出了如圖乙所示的圖線,則根據(jù)圖線可求得該電池的電動勢E=________V,內(nèi)阻r=________Ω。C10
45例4.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計了如圖4所示的電路來測量定值電阻R0的阻值(約為幾歐到十幾歐)及電源的電動勢E和內(nèi)阻r。實驗器材有:待測電源,待測電阻R0,電流表A(量程為0.6A,內(nèi)阻不計),電阻箱R(0~99.9Ω),開關(guān)S1和S2,導(dǎo)線若干。(1)先測電阻R0的阻值。請將學(xué)習(xí)小組同學(xué)的操作補充完整;先閉合S1和S2,調(diào)節(jié)電阻箱,讀出其示數(shù)R1和對應(yīng)的電流表示數(shù)I,然后
,使電流表的示數(shù)仍為I,讀出此時電阻箱的示數(shù)R2。則電阻R0的表達式為R0=______________。斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R1-R2①根據(jù)圖5給定的坐標(biāo)系并結(jié)合以上數(shù)據(jù)描點作圖。②利用圖象求出該電源的電動勢E=________V,內(nèi)阻r=________Ω(保留兩位有效數(shù)字)。6.0
2.5(2)同學(xué)們通過上述操作,測得電阻R0=9.5Ω,繼續(xù)測電源的電動勢E和
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