文档介绍：实验9:测定电源的电动势和内阻
一、实验目的
,掌握用伏特表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法。
、电流表、滑动变阻器的使用、量程选择及电表内阻对测量电路的影响。
;理解并掌握路端电压U与干路电流I的关系图象(即U-I 图象),与纵、横坐标轴交点坐标的物理意义以及图象斜率的物理意义。
二、实验原理
闭合电路欧姆定律U=E-Ir,式中U为路端电压,r为电源内阻,I为流过电源的电流,E为电动势,只要测得两组(I,U)值,列方程组:
U1=E-I1r E=?
U2=E-I2r r=?
或多测几组(I,U)值,画出U-I图线,利用图线的截距和斜率求得E和r。
三、实验器材
电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸。
四、实验步骤
,如图7-5-1所示。电流表取
,电压表取3 V量程,移动触头位
置,使电键刚闭合时,连入电路中的有效阻
值最大。
(I,U)值。闭合电键,移动变阻
器触头位置,使电流表有明显示数,记下一
组(I,U)值;断开电键,用同样方法,多次移
动变阻器触头位置,记录多组(I,U)值,然后
断开电键。
、描点。纵轴表示电压,横轴表示电流,取合适的标度,使所描绘的图线分布绝大部分坐标纸,必要时纵坐标可以不从零开始计数。
-I图象。应使图象尽量多地通过描出的点,不在图象上的点要尽量对称地分布于图线两侧。对于个别离图线较远的点,误差很大,应坚决舍弃。
。准确读出U-I图线与纵轴和横轴的交点坐标,并代入U=E-Ir中,算出E和r的值。
图7-5-1
五、注意事项
(用过一段时间)的干电池;在实验中不要将I调得过大;每次读完U和I的数据后,应立即断开电源,以免干电池在大电流放电时,发生严重的极化现象,使得E和r明显变化。
-I图象时,为画图准确应尽量利用坐标纸,将图象画得较大,以提高精确度,并且纵轴坐标可以不从零开始,用截距求E,用
斜率r=| |求内阻大小。
六、误差分析
,易造成接触电阻,使内阻测量值偏大。
,没有立即断电,而是长时间闭合开关S,甚至在改变滑动变阻器阻值的全过程中始终放电,造成电池电动势E下降,内阻r增大。
,I真=I测+IV中未考虑电压表的分流作用。
,由于作图不准造成的偶然误差。
【例1】[2009年高考安徽理综卷]用图7-5-2所示的电路,测定一节干电池的电动势
和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一
个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
(a)电流表(、3A);
(b)电压表(量程3 V、15V);
(c)定值电阻(阻值1Ω、额定功率5 W);
(d)定值电阻(阻值10Ω,额定功率10W);
(e)滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A)
(f)滑动变阻器(阻值范围0~100 Ω、额定电流1A)
那么
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择___V,电流表的量程应选择____A;R0应选择___Ω的定值电
阻,R应选择阻值范围是_______Ω的滑动变阻器。
(2)引起该实验系统误差的主要原因是_______________。
【解析】由于电源是一节干电池( V),所以选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几欧左右,加上保护电阻, A左右, A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0~10 Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~100 Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。
关于系统误差一般是由测量工具和所用测量方法造成的,一般具有倾向性,总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E测<E真,
r测<r真。
热点一实验器材的选择
图7-5-2
3
1
0~10
电压表的分流
测量电源B的电动势E及内阻r( V, Ω)。
器材:量程3V的理想电压表,(具有一定内阻),固定电阻R= 4 Ω,滑动变阻器R′,开关S,导线若干。
(1)画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母
标出。
(2)实验中,当电流表读数为I1时,电压表