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实验:测定电源电动势和内阻
课前复习
我们已经学习了闭合电路的欧姆定律,请大家写出有关的公式:
进行新课
这节课我们就根据闭合电路的欧姆定律,来测量电池的电动势和内阻。根据闭合电路欧姆定律的不同表达形式我们有以下几种不同的办法来测量电源电动势。
1, 用电流表、电阻箱测量。
原理公式:
2, 用电压表、电阻箱测量。
原理公式:
3,(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量。
原理公式:
这几种方法均可测量,今天我们这节课选择第三种测量方案。
这种方法的实验原理是:改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值,为了减小误差,多测几组,后分别算出它们的平均值。想一想还有其他方法可以减小误差吗?
还可以用作图法来处理数据,即在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图),所得直线跟纵轴的交点即为电动势值,图线斜率的绝对值即为内阻r的值。
[实验步骤]
1、电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按图连接好电路。
2、把变阻器的滑动片移动到一端使阻值最大。
3、闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(、)。用同样方法测量几组I、U值。
4、打开电键,整理好器材。
5、处理数据,用公式和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。
[注意事项]
1、为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的1号干电池)。
2、干电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,因此,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即断开电键。
3、要测出不少于6组I、U数据;且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,分别解出E、r值再取平均。
4、在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样,就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高精确度。
5、干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。
[误差分析][
如图根据闭合电路欧姆定律,由两次测量列方程有
解得
若考虑电流表和电压表的内阻,应用闭合电路欧姆定律有
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