实验3 测量电源的电动势和内阻
[学习目标] 1.知道测量电源的电动势和内阻的实验原理,会设计测量电动势和内阻的电路. 2.掌握实验的方法和实验数据处理的方法.
一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计
1.伏安法
由E=U+Ir知,只要测出U、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r,用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表,电路图如图所示.
2.安阻法
由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图所示.
3.伏阻法
由E=U+r知,如果能得到U、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图所示.
二、实验操作与实验数据的处理
1.实验步骤(以伏安法为例)
(1)电流表用0~0.6 A量程,电压表用0~3 V量程,按实验原理图连接好电路.
(2)把滑动变阻器的滑片移到一端,使其接入电路中的阻值最大.
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I1、U1).用同样的方法测量几组I、U值.
(4)断开开关,整理好器材.
(5)处理数据,用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻.
2.实验数据的处理
(1)公式法
依次记录的多组数据(一般6组)如表所示:
实验序号
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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I/A
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I1
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I2
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I3
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I4
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I5
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I6
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U/V
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U1
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U2
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U3
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U4
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U5
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U6
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分别将1、4组,2、5组,3、6组联立方程组解出E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它们的平均值作为测量结果.
E=,r=.
(2)图象法
①根据多次测出的U、I值,作UI图象;
②将图线两侧延长,纵轴截距点意味着断路情况,它的数值就是电池电动势E;
③横轴截距点(路端电压U=0)意味着短路情况,它的数值就是短路电流;
④图线斜率的绝对值等于电池的内阻r,即r==,如图所示.