测定电源电动势和内阻
1实验原理本实验的原理是闭合电路欧姆定律.
1具体方法
a利用实验图101所示电路,改变滑动变阻器的阻值,从电流表、电压表中读出几组U、I值,由U=E-Ir,可得:U1EI1r,U2EI2r,解之得:
Er
I1U2I2I1I2
U2U1I1I2
U1
b利用如实验图101所示的电路,通过改变R的阻值,多测几组U、I的值至少测出6组,并且变化范围昼大些,然后用描点法在U-I图象中描点作图,由图象纵截距找出E,由图象斜率UEta
rIIm找出内电阻,如实验图102所示.
由于电源内阻r很小,故电流表对电源而言要外接,不然的话,r测rRg,内阻测量的误差太大.
由于偶数误差的存在,方法1的结果可能存在较大的误差,因此在实验中采取方法2处理数据.
2实验器材电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池.
3实验步骤
1恰当选择实验器材,照图连好实验仪器,使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端.
2闭合开关S,接通电路,记下此时电压表和电流表的示数.3将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置,记下此时电压表和电流表
的示数.
1
f4继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置,记下各位置对应的电压表和电流表的示数.
5断开开关S,拆除电路.6在坐标纸上以U为纵轴,以I为横轴,作出UI图象,利用图象求出E、r.
4数据处理的方法
1本实验中,为了减小实验误差,一般用图象法处理实验数据,即根据各次测出的U、I值,做U-I图象,所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E,图线斜率的值即UEr为电源的内阻r,即IIm.如实验图102所示.
2应注意当电池内阻较小时,U的变化较小,图象中描出的点呈现如实验图103甲所示状态,下面大面积空间得不到利用,所描得的点及做出的图线误差较大.为此,可使纵轴不从零开始,如实验图103乙所示,把纵坐标比例放大,可使结果误差小些.此时,图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势,但图线与横轴的交点不再代表短路状态,计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点,由它们的坐标值计算出斜率的绝对值,即为内阻r.
5实验误差分析1偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI图象时描点不很准确.
2系统误差
a电流表相对电源外接
如图,闭合电路的欧姆定律UEIr中的I是通过电源的电流,而图1电路由于电压表分流存在系统误差,导致电流表读数(测量值)小于电源的实际输出电流(真
实值)。设通过r