实验9测定电源的电动势和内阻

实验9测定电源的电动势和内阻

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时间:2019-11-20

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1、实验九测定电源的电动势和内阻一、实验目的1.掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法;进一步理解闭合电路欧姆定律.2.掌握用图象法求电动势和内阻的方法.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、铅笔.四、实验步骤1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按上图所示连接好电路.2.把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端.3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(U1,I1).用同样方法测量几组I、U值.填入表格中.4.断开开关,拆除电路,整理好器材.五、数据处理本实验

2、中数据的处理方法,一是联立方程求解的公式法,二是描点画图法.第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A法一取六组对应的U、I数据,数据满足关系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r…让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小.六、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池).2.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极化现

3、象严重,使得E和r明显变化.3.测出不少于6组I和U的数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,类似于逐差法,要将测出的U、I数据中,第1和第4组为一组,第2和第5组为一组,第3和第6组为一组,分别解出E、r值再求平均.4.在画U-I图线时,要使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点应对称分布在直线两侧,不要顾及个别离开直线较远的点,以减小偶然误差.七、误差分析1.由读数和电表线性不良引起误差.2.用图象法求E和r时,由于作图不准确造成误差.3.本实验采用图所示的测量电路是存在系统误差的,这是由于电压表的分流IV引起的,使电流表的示

4、数I测小于电池的输出电流I真.因为I真=I测+IV,而IV=U/RV,U越大,IV越大,U趋近于零时IV也趋近于零.所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流,而图线与纵轴的交点为电动势的测量值,比真实值偏小.修正后的图线如右图所示,显然,E、r的测量值都比真实值偏小,r测<r真、E测<E真.4.若采用如下左图所示电路,电流是准确的,当I很小时,电流表的分压很小,但随电压的增大,电流I增大,电流表的分压作用也逐渐增大.此种情况的U-I图线如右图所示,所以E测=E真、r测>r真.八、实验改进由于在测量电路中,电压表的分流作用和电流表

5、的分压作用,给实验带来了系统误差,以下为两种有针对性的改进措施.1.实验时可以引入辅助电源,如图所示,E′为辅助电源,利用当辅助回路和测量回路的电流相等时灵敏电流计G中无电流这一特点,在测量电路中没有电流表的情况下,仍能测得其回路中的电流,从而消除由于电流表的内阻带来的误差.2.在实验中由于电压表的分流,从而使电流表的示数小于流过电源的电流,而给测量带来误差.可以将电压表的内阻测出,进而求出电压表的分流IV,那么通过电源的电流就为IE=IA+IV,就可以消除由于电压表的分流而带来的误差.某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻

6、,使用的器材还包括定值电阻(R0=5Ω)一个,开关两个,导线若干,实验原理如图(a).实验原理和实验误差(1)在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路.请完成余下电路的连接.(2)请完成下列主要实验步骤:A.检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图(c)所示,读得电阻值是________.B.将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49V.C.将开关S2________,电压表的示数是1.16V;断开开关S1.20Ω闭合(3)使用测得的数据,计算出于电池的内阻是________(计算结果保留两位有效数字).(4)由于所

7、用电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际值偏________(填“大”或“小”).0.69Ω小实验数据的处理800.004441.50V某同学设计了一个如图所示的实验电路,用以精确测定电源的电动势和内阻,使用的实验器材为:待测干电池组(电动势约3V)、电压表(量程3V,内阻约几千欧)、电阻箱(0~9999.99Ω)、滑动变阻器(0~10Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.实验创新设计(1)为精确测得电源的电动势和内阻,该同学想先测得电压表的内阻,按如图所示的电路连线,通过控制开关状态来实现,则开关S2应打在____

8、____(a端还是b端),开关S1应________(闭合还是断开);(2)简要写出利用上图所示电路测量电压表内阻的实验步骤;b断开为保证电路安全,先将滑动变阻器滑片滑至c端;然后将S2打在b端,S1断开;先将电阻箱阻值

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