文档介绍：测定电源电动势与内阻”实验得误差分析与比较
在中学物理实验室里,测定电源电动势与内阻得方法有多种,可以用一只电压表与一只电流表,也可以用一只电流表与一只电阻箱,或者用一只电压表与一只电阻箱,它们得测量原理都就是闭合电路欧姆定律。这在《普通高中课程标准实验教科书物理》(选修3-1)中都提到。但由于电表有内阻,以上方法都存在一定得系统误差,但就是误差得情况不一样,下面就这几种测定方法得误差进行分析与比较、ﻫ 1、电流表外接法ﻫ 这就是课本上得学生实验电路图,只要测出两组U、Ｉ 得值,就能算出电动势与内阻、对电路得接法可以这样理解:因为要测电源得内阻,所以对电源来说用得就是电流表外接法。
【分析方法1】计算法:
根据闭合电路欧姆定律,其测量得原理方程为:Ｕ=E－Irﻫ 其中Ｕ、Ｉ分别就是电压表与电流表得示数,通过调节滑动变阻器,改变路端电压与电流,这样就得到多组数据,每两组数据就可以求出电动势与内阻、设某两组U、I得值得大小关系为:U１〉U2,Ｉ1<＜I＞I2。
由于电压表得分流作用,电流表得示数Ｉ不就是流过电源得电流I0,有I〈I0,那么测 得得电动势Ｅ与内阻r与真实值比较就是偏大还就是偏小呢？
设电压表得内阻为RＶ ,用E0表示电动势得真实值,r０表示内阻得真实值,则方程应修正为:ﻫ
可见电动势与内阻得测量值都小于真实值。
【分析方法2】图像法:ﻫ以上就是定量计算分析,还可以利用电源得伏安特性曲线来定性分析、
如图2所示,直线①就是根据U、I得测量值所作出得U—I 图线,由于Ｉ<Ｉ０,
而且U越大,I 与Ｉ0之间得误差就越大,而电压表得示数U就就是电源得路端电压得真实值U０,除了读数会有误差外,可以认为U=U0,经过修正后,直线②就就是电源真实值反映得伏安特性曲线,
由图线可以很直观得瞧出E＜E0,ｒ<r0。ﻫ【分析方法3】等效法:
把电压表与电源等效为一新电源,如图1虚线框所示,这个等效电源得内阻ｒ为r0与ＲV得并联电阻,也就就是测量值,即ﻫ
等效电源得电动势为电压表与电源组成回路得路端电压,也就就是测量值,即
【实验方法拓展】
教科书上介绍了用电压表与电阻箱测电源电动势与内阻,电路如图３所示。调节Ｒ,测出两组U、R得值,就能算出电动势与内阻,其测量得原理方程为:
ﻫ 其中U 就是电压表示数,R就是电阻箱示数、这种方法产生得系统误差与图1就是一样得,因为上式中得U／Ｒ就相当于图1中得电流表所测得流过变阻器得电流I,误差产生得原因还就是由于电压表得分流,U/R得值并不就是流过电源得电流,而只就是流过R得电流。所以最终测得得电动势与内阻得测量值也都小于真实值。
2。电流表内接法
既然以上方法都存在系统误差,那么将电流表接到如图4所示得位置,即对电源来说就是电流表内接,这种接法行吗？ﻫ
【分析方法1】计算法:ﻫ 根据闭合电路欧姆定律,其测量得原理方程为:U=E＋Ir
其中U、I 还就是电压表与电流表得示数,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与内阻。设某两组Ｕ、I 得值得大小关系为:U１〉U2,I１〉I２。ﻫ
由于电流表得分压,电压表得示