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“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析与比较.doc

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“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析与比较.doc

上传人:sssmppp 2021/2/16 文件大小:70 KB

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文档介绍

文档介绍:
这是课本上的学生实验电路图,只要测出两组久7的值,就能算出电动势和内阻。对 电路的接法可以这样理解:因为要测电源的内阻,所以对电源来说用的是电流表外接法。
【分析方法1】计算法:
根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为:
B=U+b-
其中U、/分别是电压表和电流表的示数,通过调节滑动变阻器,改变路端电压和电流, 这样就得到多组数据,每两组数据就可以求出电动势和内阻。设某两组久7的值的大小关 系为:五5
由于电压表的分流作用,电流表的示数/不是流过电源的电流厶,有"厶,那么测得的 电动势去和内阻r与真实值比较是偏大还是偏小呢?
设电压表的内阻为局,用血表示电动势的真实值,d表示内阻的真实值,则方程应修正 为:
>E
解得:
可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。
【分析方法2】图像法:
以上是定量计算分析,还可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。
圈2
如图2所示,直线①是根据氏/的测量值所作出的广/图线,由于I<Ia,而且〃越大, /和厶之间的误差就越大,而电压表的示数〃就是电源的路端电压的真实值%,除了读数会 有误差外,可以认为戶%,经过修正后,直线②就是电源真实值反映的伏安特性曲线,由 图线可以很直观的看出E〈氏,Xr0o
【分析方法3】等效法:
把电压表和电源等效为一新电源,如图1虚线框所示,这个等效电源的内阻『为如和局 的并联电阻,也就是测量值,即
等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压,也就是测量值,即
山以上分析还可以知道,要减小误差,所选择的电压表内阻应适当大些,使得岭>>
【实验方法拓展】
教科书上介绍了用电压表和电阻箱测电源电动势和内阻,电路如图3所示。
B r s
图3
调节斤,测出两组久斤的值,就能算出电动势和内阻,其测量的原理方程为:
8=U+—r
R
其中〃是电压表示数,7?是电阻箱示数。这种方法产生的系统误差和图1是一样的,因
Z7
为上式中的X就相当于图1中的电流表所测的流过变阻器的电流厶误差产生的原因还是由
£7
于电压表的分流,R的值并不是流过电源的电流,而只是流过7?的电流。所以最终测得的 电动势和内阻的测量值也都小于真实值。

既然以上方法都存在系统误差,那么将电流表接到如图4所示的位置,即对电源来说是 电流表内接,这种接法行吗?
【分析方法1】计算法:
根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为:
B=U+lr
其中u、/还是电压表和电流表的示数,通过调节滑动变阻器,同样可以得到多组数据, 每两组数据就可以求出电动势和内阻。设某两组从7的值的大小关系为:吩區,
S=Ut+I^
解得:
山于电流表的分压,电压表的示数“不是电源的路端电压%,有%%,设电流表的内阻 为兄,用鸟表示电动势的真实值,"表示内阻的真实值,则方程应修正为:
乌=q +/l(nl +俎)
解得:
Ui s „
—3
可见电动势的测量值等于真实值,而内阻的测量值大于真实值。
【分析方法2】图像法:
以上是定量计算分析,也可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。
95
如图5所示,直线①是根据从Z的测量值所作出的产/图线,