多种测电源电动势和内阻的方法
测电源电动势和内阻的六种方法
测电源电动势和内阻的六种方法实验是物理学习中的重要手段,虽然高考是以笔试的形式出现的,但却力图通过考查设计性的实验来鉴别考生独立解决新问题的能力。
因此,在平时的学习中要充分挖掘出物理教材中实验的探索性因素,不断拓宽探索性实验设置的新路子,努力将已掌握的知识和规律创造性的运用到新的实验情景中去。
笔者结合习题简略介绍几种测量电源电动势和内阻的方法。
一、用一只电压表和一只电流表测量例1 测量电源的电动势E 及内阻r (E 约为V 5.4,r 约为Ω5.1)。
器材:量程为V 3的理想电压表V ,量程为A 5.0的电流表A (具有一定内阻),固定电阻Ω=4R ,滑动变阻器'R ,开关k ,导线若干。
(1)画出实验电路原理图,图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。
(2)实验中,当电流表读数为1I 时,电压表读数为1U ;当电流表读数为2I 时,电压表读数为2U ,则可以求出E =___________,r =___________。
(用1I 、2I 、1U 、2U 及R 表示)解析:由闭合电路欧姆定律Ir U E +=可知,只要能测出两组路端电压和电流即可,由r I U E 11+=,r I U E 22+=可得:121221I I I U I U E --= (1) 1221I I U U r --= (2) 我们可以用电压表测电压,电流表测电流,但需注意的是题给电压表的量程只有V 3,而路端电压的最小值约为V V Ir E U 75.3)5.15.05.4(=⨯-=-=,显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。
依题给器材,可以利用固定电阻R 分压(即可以把它和电源本身的内阻r 共同作为电源的等效内阻“r R +”),这样此电源的“路端电压”的最小值约为V V V r R I E U 375.1)5.55.05.4()(<=⨯-=+-=,就可直接用电压表测“路端电压”了,设计实验电路原理图如图1所示。
电源电动势和内阻的测量方法及误差分析
关于电源电动势与内阻的几种测量方法及误差分析黎城一中物理组一、伏安法选用一只电压表与一只电流表与滑动变阻器,测出两组U 、I 的值,就能算出电动势与内阻。
1 电流表外接法 1、1 原理如图1-1-1所示电路图,对电路的接法可以这样理解:因为要测电源的内阻,所以对电源来说用的就是电流表外接法。
处理数据可用计算法与图像法:(1)计算法:根据闭合电路欧姆定律Ir U E +=,有:测测r I U E 11+= 测测r I U E 22+=可得:122112I I U I U I E --=测 1221I I U U r --=测(2)图像法:用描点作图法作U-I 图像,如图1-1-2所示:图线与纵轴交点坐标为电动势E ,图线与横轴交点坐标为短路电流rEI =短,图线的斜率的大小表示电源内阻IUr ∆∆=。
1、2 系统误差分析由于电压表的分流作用,电流表的示数I 不就是流过电源的电流0I ,由电路图可知I <0I 。
【1】计算法:设电压表的内阻为V R ,用真E 表示电动势的真实值,真r 表示内阻的真实值,则方程应修正为:真真r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=,则有:r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=11真 r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22真 图1-1-2I 短图1-1-1解得:测真E R U U I I I U I U E V >----=21121221 , 测真r R U U I I U U r V>----=211221可见电动势与内阻的测量值都小于真实值。
【2】图像修正法:如图1-1-3所示,直线①就是根据U 、I 的测量值所作出的U -I 图线,由于I <I 0,而且U 越大,I 与I 0之间的误差就越大,即VV R UI =随着电压的减小而减小,而电压表的示数U 就就是电源 的路端电压的真实值U 0,除了读数会有误差外,可以 认为U =U 0,经过修正后,直线②就就是电源真实值的 U -I 图线,由图线可以很直观的瞧出: 真测E E <,真测r r <。
第2课时 测电源电动势和内阻的其他方法
第2课时 测电源电动势和内阻的其他方法探究1 安阻法测电源电动势和内阻1.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。
2.数据处理方法(1)计算法:由⎩⎨⎧E =I 1R 1+I 1rE =I 2R 2+I 2r解方程组求得E ,r 。
(2)图像法:由E =I (R +r )得1I =1E R +rE1I -R 图像的斜率k =1E ,纵轴截距为r E (如图甲)又R =E ·1I -rR -1I 图像的斜率k =E ,纵轴截距为-r (如图乙)。
由图像的斜率和截距求解。
【例1】 一同学测量某干电池的电动势和内阻。
(1)如图甲所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。
请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处________________;________________。
甲(2)实验测得的电阻箱阻值R 和理想电流表示数I ,以及计算出的1I 数据见下表:根据表中数据,在图乙方格纸上作出R -1I 关系图像。
乙由图像可计算出该干电池的电动势为________V(结果保留3位有效数字);内阻为________Ω(结果保留2位有效数字)。
答案 (1)开关未断开 电阻箱阻值为零 (2)见解析图 1.37(1.34~1.40均可) 1.2(1.0~1.4均可)解析 (1)在电学实验中,连接电路时应将开关断开,电阻箱的阻值调为最大,确保实验仪器、仪表的安全。
(2)根据闭合电路的欧姆定律得E =I (R +r ) 即R =E I -r =E ·1I -r即R -1I 图像为直线 描点连线后图像如图所示根据图像可知r =1.2 Ω,图像的斜率为电动势E 在R -1I 图像上取两点(1.2,0.40)、(5,5.60) 则E =5.60-0.405-1.2V =1.37 V 。
关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析
关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析电源电动势和内阻是电源的两个重要参数,测量它们的准确性对于电源的性能评估和电路设计非常重要。
本文将介绍几种测量电源电动势和内阻的常用方法,并对其可能存在的误差进行分析。
一、电源电动势的测量方法1.直接测量法:直接连接一个高阻抗的电压表或电势计来测量电源的电动势。
这种方法简单直接,但在实际应用中存在一些误差。
首先,电源内部可能存在一些电流泄漏,这会导致测量值偏小。
其次,电表的内阻会影响电路的等效电路,如果电表内阻比电源的内阻大,则会导致电源电动势的测量值偏大。
另外,直接测量法还需要保证测量电阻的阻值尽可能大,以减小测量误差。
2.伏安法测量法:通过测量电源的开路电压和短路电流,并利用欧姆定律计算电源电动势。
这种方法的测量结果与直接测量法相比更准确,因为电源的内阻可以通过计算得到。
但仍然存在一些误差,比如电源在实际使用时可能存在的内阻变化,以及测量过程中可能引入的接触电阻。
3.电桥法:电桥法是一种精确测量电源电动势的方法。
它通过将电源与标准电阻组成一个电桥电路,调节电桥平衡使得电桥两侧电压为零,从而计算电源电动势。
电桥法的精度高,而且可以消除电表内阻对测量结果的影响。
但在实际应用中,电桥法要求使用高精度的标准电阻和电压表,且操作较为繁琐。
二、电源内阻的测量方法1.空载法:空载法是一种简单直接的测量电源内阻的方法。
它通过直接测量电源在空载状态下的开路电压和负载接入后的电压降,然后根据欧姆定律计算内阻。
但空载法只适用于内阻较小的电源,且测量结果容易受到电缆电阻和接触电阻的影响。
2.负载法:负载法是一种通过改变电源负载的方式测量内阻的方法。
它通过在电源输出端接入不同负载,并测量不同负载下的电压和电流,然后应用欧姆定律计算内阻。
负载法的准确性更高,能够排除空载法中存在的接触电阻和线路电阻的误差。
但负载法在实际应用中需要注意负载的选择,避免电源过载或短路。
三、误差分析在电源电动势和内阻的测量中,存在一些常见的误差源1.电表误差:电表本身的精度和内阻会对测量结果产生影响。
(完整)测定电池电动势和内阻的七种方法
测定电池电动势和内阻的七种方法一.利用电压表和电流表测定电池电动势和内阻(伏安法)①实验原理:由闭合电路欧姆定律Ir U E += ,设计如图1所示的电路,改变滑动变阻器R 的阻值,测几组不同的I 、U 值,获得实验数据。
②数据处理:联立方程组用公式法(逐差法)求出电池电动势和内阻.也可以画出I U -关系图象,图线纵截距为电源的电动势E 、斜率的绝对值为电源的内阻r ,图线横截距为短路电流E I r =短。
二.利用电压表和电阻箱测定电池电动势和内阻(伏阻法) 实验原理:由闭合电路欧姆定律r R U U Ir U E +=+=,设计如图9所示电路,改变电阻箱R 的阻值,测得几组不同的R 、U 值,获得实验数据。
数据处理:可以联立方程组,利用公式法和平均值法求出电池电动势和内阻。
也可以画出11U R -图象,如图10所示,据r R U U E +=变形得:111r U E R E=+。
由图象可得:图线纵截距的倒数为电源的电动势,图线横截距倒数的绝对值为电源的内阻,图象的斜率r k E =,即r kE =。
三.利用电流表和电阻箱测定电池电动势和内阻(安阻法)实验原理:由闭合电路欧姆定律)(r R I Ir IR Ir U E +=+=+=,设计如图13所示电路,改变电阻箱R 的阻值,测得几组不同的R 、I 值,获得实验数据。
数据处理:可以联立方程组,利用公式法和平均值法求出电池电动势和内阻。
也可以画出1R I -图象,如图14所示,据)(r R I E +=变形得:r E IR -=1.由图象可得:图线斜率为电源的电动势E ,纵截距的绝对为电源的内阻r (不计电流表内阻),图线横截距为r E。
还可以画出1R I -图象,如图15所示,由E =I (R+r )变形得:11r R I E E=+。
由图象可得:图线斜率为电源的电动势E 的倒数,纵截距为b =r E , 则r =bE ,横截距的绝对值为电源的内阻。
测电源电动势和内阻的几种方法
测电源电动势和内阻的几种方法、伏安法一一用电压表和电流表测量电源的电动势和内阻原理:用电流表和电压表分别测出电源的电流和电压,然后由闭合电路的欧姆定律列方程组求现电源的电动势和内阻;或者通过描点作出电源的U―― I图象,再根据图象来求电源的电动势和内电阻。
误差分析:用图象法,如图所示,第一种方法:E测VE真,r测<r真第二种方法:E测=E真,r测>「真例1 (2005年全国卷I)测量电源B的电动势E及内阻r (E约为4. 5V, r约为1. 5Q)。
器材:量程3V 的理想电压表V,量程0. 5A的电流表A (具有一定内阻),固定电阻R=4 Q,滑线变阻器R ',电键K,导线若干。
①画出实验电路原理图。
图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中,当电流表读数为11时,电压表读数为U1 ;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2。
则可以求出E= ______________________ ,r= _____________ 。
(用11 , I2 , U1, U2及R表示)例2 (2007宁夏卷)禾U用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为:干电池:电动势约为1.5 V,符号电压表:量程1 V,内阻998.3 Q ,符号电流表:量程1 A,符号滑动变阻器:最大阻值99999.9 Q,符号单刀单掷开关1个,符号导线若干①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内,要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的()倍,电阻箱的阻值应为()。
、伏阻法一一用电压表和电阻箱来测量电源的电动势和内阻原理:如图所示,通过改变电阻箱的阻值来改变电源的端电压,将电压和电阻值代入闭合电路欧姆定律表达式,列方程组来求得电源的电动势和内电阻。
当然也可以通过欧姆定律求出电路中的电流,然后通过描点作出电源的U――I图象来求出电源的电动势和内阻。
测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析
测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析测量电池的电动势和内阻是非常重要的实验,可以帮助我们了解电池的性能和质量。
下面是几种常用的测量方法和其误差分析:一、电动势的测量方法:1.伏安法测量:通过测量电池开路电势和闭合电路后的电流,可以计算出电池的电动势。
这种方法的误差主要来自于电流表和电压表的精度,以及导线的电阻。
为了减小误差,可以使用高精度的测量仪器,并使用低电阻的导线。
2.维尔斯通桥法测量:通过将电池与一个可变电阻和标准电阻组成的维尔斯通桥相连接,调节电阻使两个终端的电压为零,此时电阻的比值等于电池的电动势的比值。
这种方法的误差主要来自于电阻的测量精度。
3.伏安特性曲线法测量:通过测量电池在不同负载下的电流和电压,可以绘制出伏安特性曲线,从曲线中可以读取电池的电动势。
这种方法的误差主要来自于电流表和电压表的精度。
二、内阻的测量方法:1. 电池负载法测量:通过将一个已知电阻连接到电池的输出端,测量电池的开路电压和负载电压,可以由Ohm定律得到电池的内阻。
这种方法的误差主要来自于电阻的测量精度。
2.交流法测量:通过在电池上施加一个交流信号,测量电池输出端的电压和电流的相位差,可以计算出电池的内阻。
这种方法的误差主要来自于交流信号源的稳定性和测量仪器的精度。
误差分析:1.电池的寿命:电池寿命的变化可能导致电动势的变化。
正常情况下,电池的电动势会随着使用时间而降低,因此在测试电动势时应使用新鲜电池。
2.测量仪器的精度:使用较低精度的测量仪器可能导致测量误差,因此在实验中应使用精度较高的电流表、电压表和电阻表。
3.温度效应:温度的变化可能会影响电池的电动势和内阻。
因此,在测量过程中,应注意控制温度的变化,并在实验室中保持稳定的温度。
4.测量环境:测量环境中的其他电磁干扰可能会对测量结果产生影响。
因此,在实验中应尽量减小电源和其他电器设备的干扰,并在静音的实验室中进行测量。
总结:测量电池的电动势和内阻是一项复杂的实验,需要注意许多因素来减小误差。
实验三测电源电动势和内阻
实验三:测电源电动势和内阻一、测电源电动势和内阻的方法:1.伏安法:用电流表和电压表测电动势和内阻:滑动变阻器不能选太大的,一般用几十欧的,电压表测的是路端电压。
【考察的最多】2.安阻法(电流表与电阻箱)测电动势和内阻:根据闭合电路欧姆定律写出关于R和1/I的关系,计算出斜率和截距再计算电动势和内阻3.伏阻法(电压表与电阻箱)测电动势和内阻:根据闭合电路欧姆定律写出关于1/R和1/U的关系,计算出斜率和截距再计算电动势和内阻二、常见的考法1. 数据处理:根据数据描点、连线、画图、求截距和斜率,再计算电动势和内阻【考的很多】2. 仪器的选择:电流表一般选0.6A,电压表一般选3V。
滑动变阻器一般选几十欧。
3. 干路中有保护电阻时,用等效电源法将保护电阻处理掉,再用闭合电路欧姆定律计算表达式。
4. 误差分析(考虑电压表内阻和电流表内阻)【典型例题剖析】考点1:伏安法测E,r的实验原理和数据处理★★[例1]在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中.(1)备有如下器材A.干电池1节B.滑动变阻器(0~20 Ω)C.滑动变阻器(0~1 kΩ)D.电压表(0~3 V)E.电流表(0~0.6 A)F.电流表(0~3 A)G.开关、导线若干其中滑动变阻器应选__________,电流表应选__________.(只填器材前的序号)滑动变阻器应选阻值比较小的,电源内阻较小,否则调节起来电压变化的范围小。
(2)为了最大限度的减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.电压表测;路端电压(3)某同学根据实验数据画出的U-I图像如图所示,由图像可得电池的电动势为____________V,内电阻为____________Ω.分析:滑动变阻器应该选用阻值比电源内阻大几倍的电阻,这样调节滑动变阻器可以得到多组数据。
如果滑动变阻器阻值比较大,比电源内阻大得多,则不论怎么调节滑动变阻器,路端电压(滑动变阻器上分的电压几乎不变),因此,电压的变化范围太小,做出的图象仅局限在很小的范围内。
伏阻法安阻法测电源电动势内阻
伏阻法安阻法测电源电动势内阻
电源电动势内阻的测试方法有很多种,其中伏阻法、安阻法和测电源电动势内阻的伏阻法是一种经典的方法。
这些测试方法的共同特点是它们基于电源电动势与内阻的关系,利用不同的测量仪器来获得电源电动势和内阻的准确数值。
伏阻法是一种简单易行的测试方法,它基于电源电动势与内阻成正比的关系。
该方法的主要仪器包括一个电源和一个内阻器。
电源提供稳定的电压,内阻器则限制电流。
通过测量电路中的电流和电压,可以计算出电源电动势和内阻。
安阻法是一种利用安阻法测试电源内阻的方法。
该方法基于电源电动势与内阻成反比的关系。
安阻法的主要仪器包括一个电源和一个安阻器。
电源提供稳定的电压,安阻器则限制电流。
通过测量电路中的电流和电压,可以计算出电源电动势和内阻。
测电源电动势内阻的伏阻法是一种基于电源电动势与内阻成正比的关系的测试方法。
该方法的主要仪器包括一个电源和一个伏阻器。
电源提供稳定的电压,伏阻器则限制电流。
通过测量电路中的电流和电压,可以计算出电源电动势和内阻。
这些测试方法的共同特点是它们基于电源电动势与内阻的关系,利用不同的测量仪器来获得电源电动势和内阻的准确数值。
不同的测试方法可能具有不同的精度和适用范围,根据实际需要,可以选择合适的测试方法来获得更准确的结果。
总之,伏阻法安阻法测电源电动势内阻是一种经典的方法,它基于电源电动势与内阻成正比、反比的关系,可以获得电源电动势和内阻的准确数值。
这种测试方法具有简单易行、精度高等优点,因此被广泛应用于各种电源的测试中。
电源电动势和内阻的测量方法
电源电动势和内阻的测量方法江西省都昌县第一中学 李一新关于电源的电动势和内阻的测量的方法有很多, 现将中学阶段的一些常用测量方法及一些特殊方法归类分析如下,供大家参考。
一、常用测量方法1.利用电流表和电压表来测量电路图:有两种连接方式,如图 1所示电流表内接法和如图 2所示的电流表外接法。
原理:闭合电路欧姆定律 -,改变外电阻 R 就能测得U 、I 的数据,利用两 组数据代入公式可求得 E 、r 的数值,但误差较大,通常利用多组数据作出 U — I 图象来求解。
E 测v E 真,r 测v r 真;利用如图2所示的电路测量时,E 测=己真,r 测> r 真。
a .电流表(量程 0. 6A. 3A );b .电压表(量程 3 V 、15V )c. 定值电阻(阻值 1、额定功率5W )d. 定值电阻(阻值 10二,额定功率10W误差:利用如图1所示的电路测量时, 例1 ( 2009年安徽卷)用如图3所示的电路, 测定一节干电池的电动势和内阻。
电池的 内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还电路中用一个定值电阻 F 0起保护作用。
图)e.滑动变阻器(阻值范围0〜10二、额定电流2A)f.滑动变阻器(阻值范围0〜100二、额定电流1A)那么(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择V ,电流表的量程应选择A ;R0应选择_______ 二的定值电阻,R应选择阻值范围是_____________ 二的滑动变阻器。
(2)引起该实验系统误差的主要原因是________________________________ 。
解析:(1)由于电源是一节干电池(1. 5V),所选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几二左右,加上保护电阻,最大电流在0. 5A左右,所以选量程为0. 6A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0〜10匚能很好地控制电路中的电流和电压,若取0〜100二会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。
测量电源的电动势和内阻的几种方法.课件
电桥法测量电动势和内阻
测量原理
电桥法是一种通过平衡电桥来测 量电动势和内阻的方法。电桥平 衡时,可以计算出电动势和内阻 的值。
测量方法
将电池接在电桥的两个端点上, 调节电桥的电阻使得电桥平衡, 然后根据电桥平衡条件计算电动 势和内阻。
2. 将电源、电阻箱和待测电池连接至电桥测量仪,并 开启开关。 4. 根据记录的数据,计算电动势和内阻。
电位差计法测量电动势和内阻
实验原理:电位差计法是一种通过测量两个电极之间的电 位差来计算电动势和内阻的方法。
2. 将恒流电源、电阻箱、待测电池和电极连接至电位差 计,并开启开关。
实验步骤
3. 调节电阻箱,使电位差计的读数等于待测电池的电动势。
验方法和操作流程。
培养实验素养
强调实验素养的重要性,包括严 谨的实验态度、扎实的实验技能
和团队合作等。
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03
实验步骤
伏安法测量电动势和内阻
实验原理:伏安法是一种通过测量电池两端的电压和流过 的电流来计算电动势和内阻的方法。
实验步骤
1. 准备实验器材,包括电池、电流表、电压表、滑动变 阻器、开关和待测电池。
2. 将电流表和电压表与待测电池连接,并开启开关。
3. 逐渐调节滑动变阻器,观察并记录电压表和电流表的 读数。
规范数据单位和格式
为确保数据的准确性和可读性,应规范数据的单位和格式,如统一 使用科学计数法、对齐排列等。
数据处理方法选择
01
02
03
预处理
对原始数据进行清洗、整 理和筛选,以去除异常值、 缺失值和重复数据。
关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析
关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析一、伏安法选用一只电压表和一只电流表和滑动变阻器,测出两组U 、I 的值,就能算出电动势和内阻。
1 电流表外接法 1.1 原理如图1-1-1所示电路图,对电路的接法可以这样理解:因为要测电源的内阻,所以对电源来说用的是电流表外接法。
处理数据可用计算法和图像法:(1)计算法:根据闭合电路欧姆定律Ir U E +=,有:测测r I U E 11+= 测测r I U E 22+=可得:122112I I U I U I E --=测 1221I I U U r --=测(2)图像法:用描点作图法作U-I 图像,如图1-1-2所示:图线与纵轴交点坐标为电动势E ,图线与横轴交点坐标为短路电流rEI =短,图线的斜率的大小表示电源内阻IUr ∆∆=。
1.2 系统误差分析由于电压表的分流作用,电流表的示数I 不是流过电源的电流0I ,由电路图可知I <0I 。
【1】计算法:设电压表的内阻为V R ,用真E 表示电动势的真实值,真r 表示内阻的真实值,则方程应修正为:真真r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=,则有:r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=11真 r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22真 解得:测真E R U U I I I U I U E V >----=21121221 , 测真r R U U I I U U r V>----=211221可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。
图1-1-2I 短图1-1-1【2】图像修正法:如图1-1-3所示,直线①是根据U 、I 的测量值所作出的U -I 图线,由于I <I 0,而且U 越大,I 和I 0之间的误差就越大,即VV R UI =随着电压的减小而减小,而电压表的示数U 就是电源 的路端电压的真实值U 0,除了读数会有误差外,可以 认为U =U 0,经过修正后,直线②就是电源真实值的 U -I 图线,由图线可以很直观的看出: 真测E E <,真测r r <。
测电源电动势和内阻的六种方法
测电源电动势和内阻的六种方法--------供同学们自行阅读练习实验是物理学习中的重要手段,虽然高考是以笔试的形式出现的,但却力图通过考查设计性的实验来鉴别考生独立解决新问题的能力。
因此,在平时的学习中要充分挖掘出物理教材中实验的探索性因素,不断拓宽探索性实验设置的新路子,努力将已掌握的知识和规律创造性的运用到新的实验情景中去。
现结合习题简略介绍几种测量电源电动势和内阻的方法。
一、用一只电压表和一只电流表测量例1 测量电源的电动势E 及内阻r (E 约为V 5.4,r 约为Ω5.1)。
器材:量程为V 3的理想电压表V ,量程为A 5.0的电流表A (具有一定内阻),固定电阻Ω=4R ,滑动变阻器'R ,开关k ,导线若干。
(1)画出实验电路原理图,图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。
(2)实验中,当电流表读数为1I 时,电压表读数为1U ;当电流表读数为2I 时,电压表读数为2U ,则可以求出E =___________,r =___________。
(用1I 、2I 、1U 、2U 及R 表示)解析:由闭合电路欧姆定律Ir U E +=可知,只要能测出两组路端电压和电流即可,由r I U E 11+=,r I U E 22+=可得:121221I I I U I U E --= (1) 1221I I U U r --= (2) 我们可以用电压表测电压,电流表测电流,但需注意的是题给电压表的量程只有V 3,而路端电压的最小值约为V V Ir E U 75.3)5.15.05.4(=⨯-=-=,显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。
依题给器材,可以利用固定电阻R 分压(即可以把它和电源本身的内阻r 共同作为电源的等效内阻“r R +”),这样此电源的“路端电压”的最小值约为V V V r R I E U 375.1)5.55.05.4()(<=⨯-=+-=,就可直接用电压表测“路端电压”了,设计实验电路原理图如图1所示。
测电源电动势和内阻误差分析
测电源电动势和内阻误差分析
一、电源电动势的测量方法
常见的电源电动势测量方法有开路电压法和负载电压法。
1.开路电压法:将电源的正负极端口开路,直接测量其输出电压。
这
种方法适用于内阻较高的电源,可以有效避免负载对电动势的影响。
但开
路电压法无法反映电源的内阻情况,只能获得电源的暂态特性。
2.负载电压法:将电源连接到额定负载上,测量电源输出电压,然后
通过欧姆定律计算电源内阻。
这种方法适用于内阻较低的电源,可以同时
测得电动势和内阻两个参数。
但负载电压法会因负载的变化而影响测量结果,对于负载变化较大的电源,测量结果可能较不准确。
2.温度影响:电源在工作过程中会产生热量,导致电源内部温度升高。
高温会引起电源输出电压的漂移,从而产生电动势误差。
3.电缆损耗:长距离的连接电缆会产生电阻,导致电源输出电压下降。
特别是在高频率下,电缆的电阻和电感会更加显著地影响电源电压。
4.测量仪器误差:测量仪器本身的误差会对电源电动势测量结果产生
较大影响。
包括电压表的精度、内阻和灵敏度等。
三、改进方法
1.降低电源内阻:通过更好的设计和制造工艺,减小电源的内阻,可
以降低负载对电源电动势的影响,提高测量结果的准确性。
2.温度补偿:使用温度传感器来监测电源内部温度,通过补偿电动势
的漂移,减少温度引起的误差。
3.优化电缆选择:选择低电阻、低电感的电缆,减小电缆的损耗和干扰对电源电压的影响。
4.使用高精度仪器:选择精度较高的测量仪器,提高测量结果的准确性。
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多种测电源电动势与内阻的方法
上海市崇明中学 吴士玉 地址:崇明县鼓浪屿路801号 邮编:202150
测电源电动势和内阻的方法有很多种,教材上就介绍了伏安法、电流表法、电压表法三种,实际上还有其他的一些方法,本文逐一例举,希望可以开阔同学们的眼界。
一、电压表法
测量工具只使用一个电压表来达到把电源电动势和内阻测量出来的方法。
方案有两个,方案一如图1所示,当K 1闭合,K 2断开时,此时电压表测量的是电源
的电动势U 1=E ,当K 1闭合,K 2闭合时,电压表测的是端压U 2,结合闭合电路的欧姆定律可知r R
U U E 2
2+
=,把U 1=E 带入此方程即可把电源内阻给测出来。
方案二如图2所示,改变变阻箱R 的阻值,测量两组电阻R 和电
压U 的数据,据闭合电路的欧姆定律列方程r R U U E 111
+=(1);r R U U E 2
22+=(2),解(1)、(2)两式所组成的方程组即可得解。
二、电流表法
此法只使用一只电流表作为测量工具,实验方案如图3所示。
改变变阻箱R 的阻值,测量至少两组R 、I 数据,据闭合电路的欧姆定律可得()r R I E +=11(1), ()r R I E +=22(2),解(1)
、(2)两式所组成的方程组即可得解。
三、伏安法
伏安法测电源电动势和内阻的方法比较普遍,也是比较常用的一种方法。
实验原理图如图4所示,改变变阻箱R 的阻值,测量至少两组U 、I 数据,结合闭合电路的欧姆定律可列()r R I U E ++=111(1);()r R I U E ++=222(2)
,解(1)、(2)两式所组成的方程组即可得解。
四、双电压表法
此法须借助两个电压表,实验原理图如图5所示,其中电压表○
V1的电阻R 1已知。
测量方法是当开关K 与1接触时,电压表○V1的读数为U 0;当开关K 与2接触时,电压表○V1、○V2的读数分别为U 1、U 2,由欧姆定律
,即有r R U E U 1
00
-=(1),
r R U E U U 1
12
1-=+(2),解(1)、(2)两式所组成的方程组即可得解。
五、双电流表法
此法须借用两只电流表作为测量工具,其中电流表G 的电阻R g 的电
阻已知。
实际上就是把电流表○
G 和定值电阻R 1组成为一个电压表来使用。
改变变阻箱R 的阻值分别测两组电流表○G 和○A 的读数,据闭合电路的欧姆定
律
即
有
()()r
I I r R I E G A g G 1111+++=(1),
()()r I I r R I E G A g G 2212+++=(2),同理解(1)、(2)两式所组成的方程组即可得解。
图1
图
3
图4
图5
图6。