实验十一测定电源的电动势和内阻—2021高中物理一轮复习学案VIP专享VIP免费

实验十一测定电源的电动势和内阻ZHISHISHULIZICEGONGGU,知识梳理·自测巩固一、实验目的1．掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法。2．掌握用图象处理实验数据的方法。3．掌握实物图连接的技巧。二、实验原理如图甲所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。此外还可以用图象法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图象，图乙所得直线跟纵轴交点即为电动势的值，图象的斜率的绝对值即为内阻r的值。三、实验器材电压表，电流表，滑动变阻器，干电池，开关，导线。四、实验步骤1．选择好电流表、电压表量程，按图甲连接好电路。2．把变阻器的滑动片移到一端，使接入电路的阻值最大。3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I1，U1)，用同样的方法测量几组I、U值。4．断开开关时，整理器材。5．处理数据，用公式法或图象法求出电动势和内阻的值。五、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。2．电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，因此实验中不要将I调得过大。读数要快，每次读完立即断电。3．测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别求出E、r值再求平均值。4．画U－I图象时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不考虑，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集中在上部，呈现下部分大面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始，如图所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小，此时图象与横轴交点不表示短路电流，仍可用r＝|ΔU/ΔI|计算出电池的内阻r。六、误差分析1．偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差。(2)用图象法求E和r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E、r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E＝U＋(IV＋IA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压。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。结论：①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝真实值。②E测r真，r测为r真和RA的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时r测的测量误差比较大。七、其他方案设计以上测量方法一般称为伏安法，测电源的电动势和内阻还有以下几种方法：1．安阻法用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大。2．伏阻法用一个电压表和电阻箱测量，电路如图乙所示，测量原理为：E＝U1＋U1R1r，E＝U2＋U2R2r，由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小。3．粗测法用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U＝ERVRV＋r≈E，需满足RV?r。4．双伏法用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示。测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，E＝U1＋U2＋U1RVr，RV是V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1′，此时E＝U1′＋U1′RVr，解方程组可求...