实验九研究闭合电路欧姆定律

试验九 研究闭合电路欧姆定律
【学习目标】
1．知道闭合电路欧姆定律表示式E ＝U ＋U ′．
2．会用电压表测可调电池外电压和内电压．
【基础知识概述】
1．试验原理
利用电压表, 分别测出可调内阻电池电动势、 内电压受外电压, 比较电动势与内外电压之间关系, 其电路如试验图9-1．(虚线框内为可调内阻电池)
说明: 本试验目是验证闭合电路中内电压和外电压之和等于电源电动势．但直接测干电池或蓄电池内电压是不可能, 所以本试验是用可调内阻一个化学电池．经过改变电池内电解液液面高低, 从而改变电池内电阻．可调电阻电池内阻较大, 内、 外电压便于测量．
2．试验仪器
化学电池、 电阻箱、 开关、 电压表(两个)及导线若干．
3．试验步骤
(1)按电路图进行实物图连接．
(2)在开关S 闭合前, 先统计两个电表21V V 、示数．
(3)闭合开关S, 调整电阻箱阻值R, 分别统计21V V 、两个电表示数．
(4)改变电阻箱R 阻值, 多统计几组两个电压表示数．
(5)分析所得数据, 验证内外U U +是否等于电动势E, 即Ir IR U U E +=+=外内, 则r
R E I +=就得以验证．
说明: S 闭合前, 把电压表作为理想电表处理, 则1V 读数即可作为电源电动势, 2V 读数为零．
4．注意事项
(1)为了尽可能正确地测量内电压U ′, 探针a 、 b 应插在紧靠电极板沟槽中, 使之尽可能与极板靠近, 但不能接触．
(2)试验中用电阻箱作为电源负载, 是因为可调内阻电池电动势小, 内阻大, 故经过电阻箱电流不会超出额定值, 而通常试验中不许可把电阻箱作为负载．
5．试验误差起源与分析
(1)电表读数时有视差．
(2)探针C 、 D 间距离小于极板A 、 B 间距离, 使测出内电压小于真实值．
(3)电池工作后, 两探针表面状态不一致, 形成一对电极, 而产生极化电动势． 讨论: 利用本试验测定电池内阻r ．
本试验中, 电池电动势E 和内阻r 皆未知, 但改变电阻箱阻值, 可由闭合电路欧姆定律得:
r R U U E 1
外
外+= r R 'U 'U E 2外
外+=
整理得: 2121R U R 'U )
'U U (R R r 外外外外--=
外外外外U R 'U R )
R R ('U U E 2121--=
可见: 只有一个电压表和一个电阻箱既可测出电池内阻, 又可测出电池电动势．
【经典例题精讲】
例 (1999·临沂检测)如试验图9-2所表示, 是测量内外电路电压装置, 电压表21V V 和分别测量什么电压？若21V V 、读数分别为1.25V 和0.75V , 电源电动势多大？若滑动变阻
器所在处使电路断开, 两表读数各多大？
分析: 两电表分别得到是电池内电压和外电压．
解: 据外内U U E +=得:
电源电动势E ＝1.25V ＋0.75 V ＝2.00V ．
若外电路断开, 则:
外电压V 002E U 2.==．
内电压0U 1=．
【同时达纲练习】
试验图9-3是研究闭合电路内、 外电压和电动势间关系装置:
(1)电压表21V V 和分别在试验中测__________和__________．
(2)在装置图中标出电压表21V V 和正负接线柱．
(3)当滑动变阻器滑片向右移动时, 电压表21V V 和读数分别__________和__________．(填“变大”“变小”或“不变), 两读数数据关系为__________．
参考答案
【同时达纲练习】
(1)外电压内电压
(2) 电表左“十”右“－”电表左“－”右“＋”
(3)增大减小两数之和不变。