测定直流电源的参数

– 回路电流I 可有固定电阻电压降U0得到 （ I = U0 / R0 ），RL负载功率由IUL得 到
PL

U0U L R0
, r V2 RL
– 取不同负载是对应的电压值可测得其负 载功率变化曲线
I V1
R0
实验内容
• 测量电池的电动势
– 空载直接测量（或U-I曲线回推法）
• 测量电池的伏安特性曲线U-I
0.06
PLmax 0.05625 W
0.05
0.04
0.03
0.02
PL

1.52 RL (RL 10)2
0.01
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
RL
实验原理（2-b）
b. 实际测量功率输出特性
– 为电池安全，回路串连一个固定电阻R0 （ R0 +r相当于电池内阻）， R0 ，RL电 压降由两电子电压表测量
实验十三 测定直流电源的参 数
并研究其输出特性
哈尔滨工业大学物理系
李俊庆
内容提要
• 实验目的 • 仪器用具 • 实验原理 • 实验内容 • 思考题
实验目的
• 伏安法研究干电池输出电压随电流变 化，并测定电池电动势和内电阻
• 测量电池的负载功率特性 • 学习作图法处理实验数据
仪器用具
• 干电池
– 主要参数电动势，内阻r，因使用条件和环境影响可变，避免长
– 同时观察电池端压随负载变化UL~RL
• 测量电池负载功率随负载变化PL~ RL
• 数据处理
– 由U-I曲线得到，r
– 总结PL~RL规律
实测举例
• 电路连法
– 接触电阻，电表的内外接
• 作图取点规则
– 至少三点 – 直线点均匀等间距，曲线陡变（凸凹）处多点
• 坐标纸的使用
U~I特性（小电流范围）
实验原理（2-a）
a. 电池负载的功率输出特性
– 一个似乎的矛盾：不同负载 R而L下RL的↓ 则电I流↑，I不而同对，负R载L↑功则率I↓， PL
PL IU I 2RL

2 RL
(RL r)2
非线性关系！ 最大输出时 RL =r ???!!!
PL
, r
I U

I
RL
RL r
时间大电流通电
• 数字万用表（台式，手持式）
– 各档位的选择，选好再用； – 电压档可视为内阻无限大 – 保险丝的熔断原因
• 电阻箱两块
– 换档规则，快速逼近
• 开关
– 实验中的作用
• 导线
– 本实验接触问题，插片连接与插柱连接头的使用
实验原理（1）
I (RL r) U Ir
• 伏安（U-I）特性曲线
– 电池端电压U的下降源于负 载RL和内阻r的共同作用
• 电动势和内阻r的测量
, r I
U V
– 测量不同负载RL下的电流I
A
与电池端电压U关系
U(V)
– U-I特性曲线为下降直线， 1.6
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RL
其斜率为-r，纵轴截距为 1.5
1.4
U Ir
1.3
I(mA)
1.2 50 100 150 200 250
最大电流估计与取点分布
=1.55897V
U/V 1.54482 1.53714 1.53425 1.53124 1.52826 I/mA 1.999 4.000 6.000 8.000 10.000
U~I特性（大电流范围）
=1.55657V
U/V 1.511 I/mA 39.99
1.493 1.486 1.453 1.448 1.432 60.01 80.30 100.1 121.21 150.24