實驗3 測量電源的電動勢和內(nèi)阻
[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗原理,會設(shè)計測量電動勢和內(nèi)阻的電路. 2.掌握實驗的方法和實驗數(shù)據(jù)處理的方法.
一、測定電池電動勢和內(nèi)阻的實驗方案設(shè)計
1.伏安法
由E=U+Ir知,只要測出U、I的兩組數(shù)據(jù),就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程,從而解出E、r,用到的器材有電池、開關(guān)、滑動變阻器、電壓表、電流表,電路圖如圖所示.
2.安阻法
由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的兩組數(shù)據(jù),列出關(guān)于E、r的兩個方程,就能解出E、r,用到的器材有電池、開關(guān)、電阻箱、電流表,電路圖如圖所示.
3.伏阻法
由E=U+r知,如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù),列出關(guān)于E、r的兩個方程,就能解出E、r,用到的器材是電池、開關(guān)、電阻箱、電壓表,電路圖如圖所示.
二、實驗操作與實驗數(shù)據(jù)的處理
1.實驗步驟(以伏安法為例)
(1)電流表用0~0.6 A量程,電壓表用0~3 V量程,按實驗原理圖連接好電路.
(2)把滑動變阻器的滑片移到一端,使其接入電路中的阻值最大.
(3)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表有明顯的示數(shù),記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣的方法測量幾組I、U值.
(4)斷開開關(guān),整理好器材.
(5)處理數(shù)據(jù),用公式法和圖象法這兩種方法求出電池的電動勢和內(nèi)阻.
2.實驗數(shù)據(jù)的處理
(1)公式法
依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)如表所示:
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實驗序號
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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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分別將1、4組,2、5組,3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它們的平均值作為測量結(jié)果.
E=,r=.
(2)圖象法
①根據(jù)多次測出的U、I值,作UI圖象;
②將圖線兩側(cè)延長,縱軸截距點意味著斷路情況,它的數(shù)值就是電池電動勢E;
③橫軸截距點(路端電壓U=0)意味著短路情況,它的數(shù)值就是短路電流;
④圖線斜率的絕對值等于電池的內(nèi)阻r,即r==,如圖所示.