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新人教版选修3-1高中物理实验:测定电池的电动势和内阻2

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实验:测定电池的电动势和内阻 教材中测定电源电动势和内阻的实验是运用电流表和电压表等实验器材完成的.而 2006 年教育部考试中心颁发的《物理考试大纲》将原“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”改为“测定电源的电动势和内阻”.虽然只删减几个字,但这预示高考中该实验的方法不再拘泥于课本,要创新、要多样化.这对我们的能力要求将更高. 一、伏安法(U-A 法) 这是课本上提供的常规方法。基本原理是利用全电路欧姆定律,即 U=E—Ir,测出路端电压及电路中的总电流,用解方程组的办法求出电动势和内阻.原理图如图 l 所示,实验基本器材为电压表和电流表.改变不同的 R 值,即可测出两组不同的 U 和 I 的数据,有rIUE11 ①rIUE22  ②由①②式得:)()(122112IIUIUIE)()(1221IIUUr 多测几组 U、I 数据,分别求出每组测量数据对应的 E,r 值,最后求出平均值.还可以用图象确定电池的电动势和内电阻.由 U=E—Ir 知,对于确定的电池,E,r 为定值,U 是 r 的一次函数,U 与 I 的对应关系图象是一条直线. 由于实际实验中数据采集范围的限制以及作图的规范,使得这个实验的 U—I图线的纵轴起点一般并不是零.它既不符合作图要求,又难找出图线与横轴的关系一般说来纵轴的起点要视电压的实验值(最小值)而定,但图线与横轴的交点不再是短路电流了.常在这里设考点,值得引起注意. 这样一来就不能从图线上得到短路电流,。在这种情况下一般是从图线上任取两点 A、B,利用 A、B 两点的数值求得图线的斜率以获得电源电阻 r 的值.如图 2 所示.r的数值应是 )()(ABBAIIUUr 当然,也可以是00 /)(IUUrA  其中 U0 是纵轴的起点值,I0 是此时横轴的截距.注意.这里的 I0 并不是短路电流 I 短误差分析 伏安法测定的 E、r 是偏大还是偏小问题伏安法测 E、r 的方法有安培表内接法和安培表外接法.由于安培表和伏特表有内阻,依据闭合电路欧姆定律测出的 E、r 势必存在误差. (1)安培表的内接法误差分析:用心 爱心 专心 方法 I:表达式分析法. 安培表内接法(见图 3),令电池的电动势和内电阻的测量值分别为‘、rE ',真实值分别为E、r.若不考虑电表内阻的影响,列出如下方程:'11'rIUE'22'rIUE联立两式解得:)()(122112'IIUIUIE(1))()(1221'IIUUr (2)若设伏特表内阻为VR ,考虑伏特表的分流影响,列如下方程:rRU...

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