测电源电动势和内阻实验报告附详图示.docx
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测电源电动势和内阻实验报告附详图示
测电源电动势和内阻实验报告(附详图示)
电源(以干电池为例)是一种可以长时间稳定释放电能的装置。
在高中,有一个专门测量电源电动势E和内阻r的实验,有很多方法,但是无外乎要利用“闭合电路欧姆定律”,写出关于E和r的方程,根据测量数据画图象得。
“测量电源电动势和内阻”的实验,主要训练用“图象”处理数据的方法。
“图象法”处理数据:
①写出函数表达式②用换元法将①中的表达式整理成“一次函数”——y=kx+b③确定y轴、x轴④记录多组数据,列表,画出图象⑤利用图象中的斜率k,截距b,求出相未知量“图象法”处理数据的重中之重是:
第②点用换元法将①中的表达式整理成“一次函数”——y=kx+b下面我们就来体会一下如何将一个复杂的表达式整理成“一次函数”——y=kx+b的形式!
例1:
写出闭合电路欧姆定律:
注意:
表达式中应该有“测量”量 U 和 I ,并且应该有电源的电动势 E 和内阻 r 。
还好这个方程无需整理,就是一个“一次函数”,并且四个物理量都在,图象如下图:
其中纵截距b=E,斜率-k=r
例2:
写出闭合电路欧姆定律:
变形一:
变形二:
原来一个表达式还可以有多重变形!
,画出多种一次函数图象!
例3:
写出闭合电路欧姆定律:
变形一:
变形二:
下面来做几道练习题,熟练一下:
练习1:
练习2:
下面我们讲解常见的“伏安法”测量电源的电动势和内阻的实验的误差分析。
电路图如图所示:
表达式:
如公式所示,测量多组U和I的数据,画出U-I图象,那么图象的斜率就是-r,图象的纵截距是E。
如下图:
等效电源法
我们将虚线方框中部分看做等效电源(一个新电源),此时电压表测量的是节点a、b之间的电压,电流表测量的是流过“等效电源”(新电源)的电流。
也就是说此时电压表、电流表测量的是“新电源”的路端电压和干路电流!
接下来我们需要知道,“新电源”的电动势和内阻,此即为我们的测量值!
“等效内阻”的定义外电路短路时,等效电源的电动势除以干路电流即等效电源的内阻。
我们将ab之间的外电路短路,如图:
此时,ab之间外电路的电流为,
由于电压表的分流效应,导致电流表测量值偏小,最终导致实验的测量值,电动势偏小内阻偏小还有另外一种实验电路,如图:
原理与上图第一种方法相同。
但是,同学们注意,此时,
由于电流表的“分压效应”,电压表测量的不再是电源的路端电压,要比其值偏小!
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