测电源内阻和电动势为什么采用内接法
内接法和外接法测电源电动势的误差分析.doc
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1、内接法:
(1)理论上,当电路内接法测量电源电势时,只需要接入一个欧姆电阻,并使它和电源的导线连接起来,电流会通过该欧姆电阻产生电动势。
此时,电动势就可以用欧姆电阻测量得到,而且非常精确。
(2)但是当电路内接法实际应用时,由于电路中存在一定阻抗,在接入欧姆电阻时,它也会产生一定的损耗,而且由于电路连接的两个极点电阻不同,导致也会出现电阻温度偏差、线缆失灵等问题,这些都会对测量精度造成一定影响,因此电路内接法测量电源电势时,误差存在一定程度。
(1)在外接法测量电源电势时,可以用两个测量器表,一个用来测量电源电势、一个用来测量系统电压,而误差就是由电池电势和系统电势都计算出来的,这样也能保证较高的测量精度。
(2)另外,外接法测量的测量电源电势时,另一方面也受到电池及测量仪表的准确度的影响。
由于电池仪表在内部构造和精度不同,所以仪表在测量实际值和标准值之间也有一定误差,对测量精度有一定影响。
此外,内部电阻值有可能变大,也会影响测量精度,因此也会存在一定误差。
测量电源电动势和内阻实验误差分析
“测定电源电动势和内阻”实验旳误差分析在中学物理实验室里,测定电源电动势和内阻旳措施有多种,它们旳测量原理都是闭合电路欧姆定律。
几种测定措施旳误差进行分析和比较如下:1.电流表外接法这是课本上旳学生实验电路图,只要测出两组U、I旳值,就能算出电动势和内阻。
对电路旳接法可以这样理解:由于要测电源旳内阻,因此对电源来说用旳是电流表外接法。
图1【分析措施1】计算法:根据闭合电路欧姆定律,其测量旳原理方程为:其中U、I分别是电压表和电流表旳示数,通过调节滑动变阻器,变化路端电压和电流,这样就得到多组数据,每两组数据就可以求出电动势和内阻。
设某两组U、I旳值旳大小关系为:U1>U2,I1<I2。
解得:,由于电压表旳分流作用,电流表旳示数I不是流过电源旳电流I0,有I<I0,那么测得旳电动势E和内阻r与真实值比较是偏大还是偏小呢?设电压表旳内阻为RV,用E0表达电动势旳真实值,r0表达内阻旳真实值,则方程应修正为:解得:,可见电动势和内阻旳测量值都不不小于真实值。
【分析措施2】图像法:以上是定量计算分析,还可以运用电源旳伏安特性曲线来定性分析。
如图2所示,直线①是根据U、I旳测量值所作出旳U-I图线,由于I<I0,并且U越大,I和I0之间旳误差就越大,而电压表旳示数U就是电源旳路端电压旳真实值U0,除了读数会有误差外,可以觉得U=U0,通过修正后,直线②就是电源真实值反映旳伏安特性曲线,由图线可以很直观旳看出E<E0,r<r0。
【分析措施3】等效法:把电压表和电源等效为一新电源,如图1虚线框所示,这个等效电源旳内阻r为r0和R V旳并联电阻,也就是测量值,即等效电源旳电动势为电压表和电源构成回路旳路端电压,也就是测量值,即由以上分析还可以懂得,要减小误差,所选择旳电压表内阻应合适大些,使得。
【实验措施拓展】教科书上简介了用电压表和电阻箱测电源电动势和内阻,电路如图3所示。
图3调节R,测出两组U、R旳值,就能算出电动势和内阻,其测量旳原理方程为:其中U是电压表达数,R是电阻箱示数。
测定电池的电动势和内阻实验的误差分析方法
“测定电池的电动势和内阻”实验的误差分析方法在中学物理实验室里,测定电源电动势和内阻的方法有多种,可以用一只电压表和一只电流表,也可以用一只电流表和一只电阻箱,或者用一只电压表和一只电阻箱,它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律。
这在(选修3-1)中都提到。
但由于电表有内阻,以上方法都存在一定的系统误差,但是误差的情况不一样,下面就这几种测定方法的误差进行分析和比较。
1.电流表外接法这是课本上的学生实验电路图,只要测出两组U、I的值,就能算出电动势和内阻。
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。
图1【分析方法1】计算法:根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为:其中U、I分别是电压表和电流表的示数,通过调节滑动变阻器,改变路端电压和电流,这样就得到多组数据,每两组数据就可以求出电动势和内阻。
设某两组U、I的值的大小关系为:U1>U2,I1<I2。
解得:,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I0,有I<I0,那么测得的电动势E和内阻r与真实值比较是偏大还是偏小呢?设电压表的内阻为R V,用E0表示电动势的真实值,r0表示内阻的真实值,则方程应修正为:解得:,可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。
【分析方法2】图像法:以上是定量计算分析,还可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。
如图2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<I0,而且U越大,I和I0之间的误差就越大,而电压表的示数U就是电源的路端电压的真实值U0,除了读数会有误差外,可以认为U=U0,经过修正后,直线②就是电源真实值反映的伏安特性曲线,由图线可以很直观的看出E<E0,r<r0。
【分析方法3】等效法:把电压表和电源等效为一新电源,如图1虚线框所示,这个等效电源的内阻r为r0和R V的并联电阻,也就是测量值,即等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压,也就是测量值,即由以上分析还可以知道,要减小误差,所选择的电压表内阻应适当大些,使得。
测量电源电动势和内阻实验误差分析
“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析在中学物理实验室里,测定电源电动势和内阻的方法有多种,它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律。
几种测定方法的误差进行分析和比较如下: 1 •电流表外接法这是课本上的学生实验电路图,只要测出两组U I的值,就能算出电动势和内阻。
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。
【分析方法1】计算法:根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为:E = U^Ir其中U、I分别是电压表和电流表的示数,通过调节滑动变阻器,改变路端电压和电流,这样就得到多组数据,每两组数据就可以求出电动势和内阻。
设某两组U、I的值的大小关系为:Ui>U2, 1<2。
总=S十厶尸a —----- r —------解得:V _ ,J -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丨0,有1<1。
,那么测得的电动势E和内阻r与真实值比较是偏大还是偏小呢?设电压表的内阻为R/,用E表示电动势的真实值,r o表示内阻的真实值,贝昉程应修正为:耳二耳+(厶+才朋可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。
【分析方法2】图像法:以上是定量计算分析,还可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。
如图2所示,直线①是根据U、I的测量值所作出的U-I图线,由于1<1。
,而且U越大,I和I。
之间的误差就越大,而电压表的示数U就是电源的路端电压的真实值U0,除了读数会有误差外,可以认为U= U0,经过修正后,直线②就是电源真实值反映的伏安特性曲线,由图线可以很直观的看出EvE),rvr o。
【分析方法3】等效法:把电压表和电源等效为一新电源,如图1虚线框所示,这个等效电源的内阻r 为r o和RV的并联电阻,也就是测量值,即S 1等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压,也就是测量值,即由以上分析还可以知道,要减小误差,所选择的电压表内阻应适当大些,使得丘》;>> r【实验方法拓展】教科书上介绍了用电压表和电阻箱测电源电动势和内阻,电路如图图3R的值,就能算出电动势和内阻,其测量的原理方程为:R是电阻箱示数。
测电源内阻和电动势的内外接
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测电源内阻和电动势的内外接
(一)测量电源内阻
1、实验原理
电源内阻是指电源在输出端口给定负载下的输出电压与输出电流之间的非线性比值。
它反映了电源的效率,也是衡量电源质量的重要指标之一。
2、实验方法
测量电源内阻的方法有多种,本文介绍的是用电阻桥法测量电源内阻的方法。
(1)将电源连接到电阻桥上,将电源的正负极连接到电阻桥的对应端子上。
(2)向电阻桥供电,并通过相关仪器测量各个电阻桥端口的电压。
(3)用电阻桥的相关公式计算电源内阻。
(二)测量电动势的内外接
1、实验原理
电动势的内外接是指电动势的输出电压的变化,由于电动势输出电压源两端有内部阻抗,当负载电压波动时,输出端口电压也会有所变化,从而影响电源的输出精度。
2、实验方法
(1)将电动势输出端连接到电阻桥上,将电动势的正负极连接到电阻桥的对应端子上。
(2)向电动势供电,并通过相关仪器测量各个电阻桥端口的电压。
(3)计算电动势的内外接。
测定电源电动势和内阻实验系统误差分析论文
测定电源电动势和内阻实验的系统误差分析《测定电源电动势和内阻》实验是电学的重要实验之一。
实验电路可采用电流表的内接法和外接法如图1、2,这两种电路连接从误差角度分析各有优缺点,通常实验采用电流表的外接,是为了使电源内阻测量误差更小,如果实验要求电源电动势测量准确,那就要采用电流表的内接,下面用等效处理法、图像修正法、理论计算法分别分析电流表的内接和外接对电源电动势和内阻测量结果造成的误差。
1理论计算法根据闭合电路欧姆定律e=u+ir,两次测量方程为 e测=u1+i1r测,e测=u2+i2r测,解得e测=,r测=若采用图1电路测量时,考虑电流表和电压表的内阻,应用闭合电路欧姆定律有e真=u1+(i1+)r真, e真 =u2+(i2+)r真,e真、r真为电源电动势和内阻的真实值,解得e真=,r真=,比较e测、e真,r测、r真得e测<e真, r测<r真,用图1电路测量电源电动势和内阻,e测偏小,r测偏小若采用图2电路时,考滤电流表和电压表的内阻,应用闭合电路欧姆定律有:e真=u1+i1r真+i1ra ,e真=u2+i2r真+i2ra,解得e真=, r真= ,比较e测、e真、r测、r真可知;e测=e真,r测>r真,即用图2电路测量电动势和内阻时,电动势无系统误差,r测偏大。
2 图象修正法2.1用图1电路测量,用测量值作u-i图象,如图3所示,从图象上可以求出e测、r测,纵轴截距即为e测,r测=,外压为0时,对应的电流为短路电流,或r测=(k为斜率)。
图1中电压表的示数表示外压的真实值,而电流表的示数不是电源的真实电流。
(i电源=i测+i伏),在u-i图象中取测量电压u测1,测量电流i测1,即图4中a点,如图4,相对应的实际外压u1=u测1,实际电流i1>i测1,在a点右边,即图4中a′点,△i1=i1-i测1=iv ,△i1为电源的实际电流与电流表示数的差值;取测量电压u测2,(u测2<u测1),测量电流i测2,即图中b点,相对应的实际外压u2=u测2,实际电流i2>i测2,在b点右边即图4中b′点,△i2=i2-i测2= iv,△i2为电源的实际电流与电流表示数的差值。
测“电源电动势和内阻”常用的的方法及误差分析解析
测〃电源电动势和内阻〃常用的方法及误差分析测电源电动势和内阻属于高中物理的“恒定电流"教学内容,它也是高中物理中的重点和难点内容,为此,需要引导学生进行全面的实验设计,增进学生对物理实验原理和方法的理解,帮助学生发现、分析和解决问题。
一、电流表外接测电源电动势和内阻的误差分析电流表的外接法如下图所示,在这个实验电路中,学生只须测出两组U和I的值,即可以计算出电动势和内阻。
1.公式计算法分析误差如上图,假设电源的电动势和内阻的测量值分别为E测和r测,真实值分别为E和r o假设将电表内阻的影响排除在外,运用闭合电路欧姆定律,测量的原理可以用如下公式表达:E)≡=∪1+I1,r测=U2+I2r测。
如果将电表内阻的影响考虑在内,那么依据闭合电路欧姆定律,测量原理可以用如下公式表达:E=Ul+(Il+∪l∕Rv)r,E=U2+(I2+∪2∕Rv)r,将上面四个公式联合计算,可以得出:E测=(Rv/Rv+r)E,r测=(Rv/Rv+r)r o根据这个计算结果,可以看出电动势和内阻的测量值都小于真实值。
2.等效电源法测量误差将电压表和电源视同为一个新电源,等效电源的内阻r效是r和Rv的并联电阻,那么,其测量值r 测=r效=(Rv/Rv+r)r<r o等效电源的电动势E效为电压表和电源组成回路的路端电压,其测量值E测=E效=(Rv/Rv+r)E<E,由此可知,真实值大于电动势和内阻的测量值。
3.图像法如果将电表内阻的影响排除在外,测量的原理公式为:E测=U+k测,如果将其考虑在内,那么,以闭合电路欧姆定律为依据,可知其公式为:E=U+(I÷Iv)r,参照下图:在上图中,电压表测的是电源的真实电压,而在I真=I测+Iv的实验中,对电压表的电流IV加以忽略而造成误差,当电压的求值越大时,其误差越大。
当U=O时,其误差为零,因而,可以由上图看出E测<E,r测<r。
二、电流表内接法测电源电动势和内阻的误差分析1.公式计算法如上图,假设电源的电动势和内阻的测量值分别可以用E测和r测加以表达,而真实值分别用E 和r表达,如果将电表内阻的影响排除在外,根据闭合电路欧姆定律,测量的公式为:E测=Ul+Ilr测=U2+I2r测;如果不将电表内阻排除在外,则依据闭合电路欧姆定律,可知其公式为:z E测E=U1+I1(r+RA),E=U2+I2(r+RA),通过对上述四个公式联立计算,可以得出:E测=E,r测=RA+r>r0由此可知,电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值大于真实值。
测量电源的电动势和内阻的几种
O
0.5
0.7
2.8
R2
R1
R
S2
S1
V
E
a
b
2. (07宁夏)利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 Ω,符号 电流表:量程1 A,符号 滑动变阻器:最大阻值10Ω,符号 电阻箱:最大阻值99999.9 Ω,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 Ω。
E r
S
U1
V
R
A
考点5:误差来源
例一 用如图所示电路测电池的电动势和内电阻时,由于电压表的分流作用造成系统误差。U-I图象中一条是根据实测数据画出的,另一条是修正电压表分流所的误差后得到的,由图可知( )A.图线AB是根据实测数据画出的B.图线A′B是根据实测数据画出的C.路端电压越高,通过电压表的电流越大D.电动势和内电阻的测量值都小于真实值。
V
A
+
-
V
A
+
-
E r
S
由于知道电压表的内阻,所以用电流表内接法。
2. (07宁夏)利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 Ω,符号 电流表:量程1 A,符号 滑动变阻器:最大阻值10Ω,符号 电阻箱:最大阻值99999.9 Ω,符号 单刀单掷开关1个,符号 导线若干. 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 Ω。
实验报告:测电源电动势和内阻
物理实验报告单年级: 姓名: 实验时间: 实验名称测电源电动势和内阻实验目的测定电池的电动势和内阻实验原理伏安法:E=U+Ir根据闭合电路欧姆定律,闭合电路中的电流I与电源电动势E、外电压以及电源内阻r的关系为E = U + I r电源的电动势E及内阻r是固定的,当外电阻R增大时,电路中的电流减小,内电路上的电压减小,端电压增大。
因此我们可以通过改变外电阻R,得到两组端电压U1、U2及电路中的电流I1、I2,并可列出两个方程:⎩⎨⎧+=+=rIUEIUE2211r解此二元一次方程组,就可得到电源的电动势E及内阻r实验器材干电池一节、安培表、伏特表、滑动变阻器(最大阻值10~20Ω)、开关一个、导线若干实验步骤(1)按照如图所示实验电路进行连接;(2)接通电路,将滑动变阻器调节到一个适当的值,测出端电压和电路中的电流,将数据填到实验表格中;(3)改变外电阻的值,再测出一组端电压和电流的值,将数据填到教材中的实验表格中;(4)重复上面步骤(2)和(3),得到6组数据。
数据采集1 2 3 4 5 6 电压U电流I数据处理(1)计算法求E、r:要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组,分别解出E、r值再求平均值.rIuEr IuE2211+=+=211221I-IuI-uIE=2112I-Iu-ur=(2)作图法纵轴U表示路端电压,横轴表示闭合电路中的电流,由E=U+Ir 得;U=E-Ir ,U与I是一次函数,是一条倾斜的直线。
①图线与纵轴交点为电动势E②图线与横轴的交点为短路电流③图线的斜率表示内电阻r=⎪⎪⎪⎪ΔUΔI误差分析本实验的误差分析对于(甲)电路,U值正确,I值偏小,I真=I测+Iv,Iv=U/Rv,U趋于零时,Iv也趋于零,关系图线见(甲)图。
由图可知E测<E真、r测<r真,对于图(乙)电路,由图可知:E测=E真,r测>r真(内阻测量误差非常大)。
内接法和外接法电动势的关系
内接法和外接法电动势的关系
内接法和外接法是电动势(EMF)的两种基本测量方法,它们描述了观察电路中感应电动势的不同方式。
1.内接法:
定义:内接法是指在电路中的导体内部产生感应电动势的测量方法。
这通常发生在一个磁场的变化通过一个闭合电路时。
原理:根据法拉第电磁感应定律,一个变化的磁场可以在闭合电路中产生感应电流。
内接法中,观察者将测量设备(如电压计)直接连接到电路内部,以测量由磁场变化产生的感应电势。
应用:内接法通常用于对特定元件或设备内部感应电势进行直接测量,例如测量电机中的感应电动势。
2.外接法:
定义:外接法是指在电路的外部测量感应电动势的方法。
当磁场变化时,感应电动势通过电路中的导体产生。
原理:同样根据法拉第电磁感应定律,一个变化的磁场可以在闭合电路中产生感应电流。
外接法中,观察者将测量设备连接到电路的外部,以测量由磁场变化产生的感应电势。
应用:外接法通常用于测量整个电路或电器设备中由于磁场变化而引起的感应电动势。
这包括变压器、感应线圈和发电机等设备。
关系:
内接法和外接法实质上描述了观察电动势的位置。
在理论上,它们应该给出相同的结果,因为法拉第电磁感应定律适用于整个电路。
然而,在实际测量中,由于电路元件的内部电阻、电感等因素,内接法和外接法可能会有细微的差异。
因此,在选择测量方法时,需要根据具体情况权衡这些差异。
伏安法测电阻内外接法的选取原理讲解
伏安法测电阻内外接法的选取原理讲解以伏安法测电阻内外接法的选取原理讲解为标题伏安法是一种常用的电阻测量方法,它通过测量电压和电流之间的关系来确定电阻值。
在伏安法中,有两种不同的接法,即内接法和外接法。
本文将从理论和实际应用的角度,探讨选取内外接法的原理和依据。
选取内接法还是外接法,取决于待测电阻的特性和测量要求。
一般来说,内接法适用于电阻值较小、电流较大的情况,而外接法适用于电阻值较大、电流较小的情况。
下面我们将详细讨论这两种接法的原理和适用条件。
对于内接法,其原理是根据欧姆定律,电流通过待测电阻时,电压与电流成正比。
因此,我们可以通过测量电流和电压的关系,来计算电阻值。
内接法适用于电阻值较小、电流较大的情况,因为当电流较大时,测量电压的误差相对较小,可以得到较准确的电阻值。
而对于外接法,其原理是根据电压分压定律,待测电阻所占的电压比例等于电阻值与总电阻之比。
通过测量电流源电压和电压表示数,可以计算待测电阻的电压,从而得到电阻值。
外接法适用于电阻值较大、电流较小的情况,因为当电流较小时,测量电流的误差相对较小,可以得到较准确的电阻值。
需要注意的是,选择内接法还是外接法并不是绝对的,而是根据待测电阻的特性和测量要求来确定。
如果待测电阻的电流较大,但电压较小,可能会造成内接法测量电压的误差较大,此时可以考虑使用外接法。
反之,如果待测电阻的电流较小,但电压较大,可能会造成外接法测量电流的误差较大,此时可以考虑使用内接法。
除了待测电阻的特性和测量要求外,还需要考虑实际测量中的其他因素。
例如,测量电路的稳定性、测量仪器的精度和灵敏度等。
在实际应用中,我们需要根据具体情况来选择合适的接法,以获得准确可靠的测量结果。
总结起来,伏安法测电阻的内外接法的选取原理主要是根据待测电阻的特性、测量要求和实际应用中的因素来确定的。
内接法适用于电阻值较小、电流较大的情况,外接法适用于电阻值较大、电流较小的情况。
在选择接法时,需要综合考虑以上因素,以获得准确可靠的测量结果。
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。
电阻的测量-内接法与外接法
电阻的测量-内接法与外接法电阻的测量是电学中十分重要的一项实验工作。
电阻的测量方法可以分为许多种类,本文主要学习关于电阻的测量方法内接法和外接法。
内接法就是将电阻接到电路中,使电阻成为电路的一部分,测量电路的电流强度和电压强度,从而计算出电阻的大小。
1.内接法测量原理内接法测量电阻的原理基于欧姆定律,欧姆定律指出:电流强度I与电阻R之间的关系是I=V/R,即电阻越大,通过它的电流越小。
(1)先将电阻连接到待测电路中;(2)通过电流表读出电路中的电流强度I;(4)计算电阻值R=U/I。
3.内接法的优缺点(1)优点:内接法测量简单,只需加入一个测量电流和电压的电表即可,测量精度高;(2)缺点:由于电阻连接到电路中,所以需要断开电路,影响测量的连续性和准确性;同时,内接法不适用于测量电阻较小的元件,因为这会导致被测电路的电流过大,元件可能过热或被损坏。
外接法是将电阻独立于电路进行测量,即不将待测电阻作为电路的一部分,而是让待测电阻与另一个已知电阻串联或并联组成电路进行电阻测量。
(1)串联法:两个电阻在串联时产生总电阻R=R1+R2;2.外接法的测量步骤(1)串联法:将待测电阻串联于一个已知电阻上,连接电路后,通过电流表读出电路总电流强度I,通过电压表读出已知电阻的电压强度U1,通过电压表读出待测电阻的电压强度U2,从而通过欧姆定律计算待测电阻R2=U2/(I-U1/R1);(1)优点:外接法不会改变电路的连续性和准确性,可方便地对任何大小的电阻进行测量;(2)缺点:外接法的主要缺点是需要使用已知电阻,在一些场合下可能无法使用外接法,例如需要测量某些特殊结构元件的电阻。
总之,内接法和外接法都是测量电阻的有效方法,可以根据实际测量需求进行选择。
但无论使用何种方法测量电阻,都需要注意仪器的使用和实验操作的规范,以确保电路的安全和测量的准确性。
测电源电动势和内阻
测电源电动势和内阻测量电源的电动势和内阻,用到的原理是闭合电路的欧姆定律E=U+Ir,首先要明确各个物理量的含义,期中U代表路端电压(就这样理解,除去电源内部分得的电压就是路端电压),I代表流过电源的电流,也就是干路电流。
一、电路图如下外接法内接法关于内外接法,有的同学可能会和伏安法测电阻搞混,因为我们的研究对象是电源,所以把电源当成待测电阻来看,电流表接在外面就是外接法,接在里面就是内接法。
二、数据处理1、利用公式计算,至少需要两组才能算出电动势和内阻的值,如图2利用图像处理数据,但是要注意纵坐标是不是从0开始的,所得直线与纵轴的交点即为电动势,图线斜率的绝对值即为内阻r的值由于电源的内阻一般很小,当电流变化很大时,路端电压变化的却不大,所以纵坐标一般不从0开始。
从比测得的电压最小值略小一点开始。
三、误差分析1、外接法中,电压测的是准确的,由于电压表分流,电流的测量值偏小,I真=I测+Iv,这里我们利用图像法分析误差,黑色的是利用测量值得到的U-I图像,由于电流测小了,所以需要把I给补回来,U不用补,也就是补横坐标不补纵坐标(红色的是补的)。
补的就是电压表分得的电流Iv,由于Iv=U/Rv,所以电压越大,需要补的电流就越大,(越往上补的越多)与横坐标的交点电压是0,所以那个点不用补。
得到电动势和内阻的测量值都比真实值偏小,如图2、内接法中,电流测的是准确的,由于电流表的分压,电压测小了,U真=U测+UA,所以补U不补I,也就是补纵坐标不补横坐标,补的就是电流表的电压UA,由于UA=I乘RA,电流越大补的越大,(越往右补的越多),与纵坐标的交点电流为0,不用补,得到的电动势是真实的,内阻测量值偏大了,如图小伙伴们懂了吗?。
数形结合分析“测电源电动势和内阻”的内外接
数形结合分析“测电源电动势和内阻”的内外接作者:何文周来源:《理科考试研究·高中》2012年第02期测电源的电动势和内阻是新教材高中必修的实验,大部分学生在分组实验后,对实验中一些常规的问题仍困惑不解.如:为什么测电源的电动势和内阻也需要考虑电流表、电压表的不同连接方式?不同的连接方式中,如何作测量值和真实值的U-I图像进行误差分析?对此,笔者通过数形结合方法处理,既能调动学生应用数学处理物理实验常规问题的积极性,又让学生体验分析物理问题的逻辑性和数形结合处理问题的完美性的和谐统一.一、内接法的分析1.数的表示如图1以电源为研究对象,电流表与电压表的连接方式视为电流表内接法的实验中,常常以实验中电压表的示数U为路端电压的测量值,电流表的示数为电流I的测量值(此情况电流的测量值I即为内电流),则两者对应关系式为U=E-I(r+rA)(1)电源两端实际的路端电压U与通过内阻r的实际电流I的关系式为U=E-Ir(2)2.形的作法学生实验中用得到的多组U、I数据作的U-I图像实际为式(1)所对应的图像.图线与纵轴的截距,以及图线的斜率,即与电源电动势和内阻的测量值对应(见图2线①).那么,该实验真实值的U-I图线又该如何表示?由于式(2)所对应的是电源两端的路端电压U与内电流I的关系,所以所对应的U-I图像即为真实值的图像.测量值的U-I图像与真实值的U-I图像有什么关系呢?当电路处于开路时(即电路中电流I=0),式(1)和式(2)对应的点在纵轴上必交与同一点;同时,在相同电流下,式(1)所对应的电压比式(2)多一个电压降(UA=IrA),对应图2在相同电流I 下,电压的真实值比测量值多一个UA,所以真实值的图像为如图2线②所示.3.讨论并总结(1)在图1的电流表内接法电路中,如果电源内阻为大阻值时,可视为r>rA,即有rA>0,式(1)与式(2)近似等同,而对应U-I图像上的U内>UA,即图2中的图线①②几近重合,所以电源的内阻应采用此种连接方式,否则误差必大.(2)内接法中电源电动势E和内阻r的定量关系由式(1)(2)得:E测=E真,R测=r+rA>R真=r.或与图2中两图线可知测量值与真实值的定性关系为E测=E真,r测>r真.二、外接法的分析1.数的表示电流表外接法如图3所示.实验中电压表的示数U为路端电压的测量值,电流表的示数为I,则两者对应关系式为U=E-(I+IV)r(3)而电源两端实际的路端电压U与通过内阻r的实际电流I的关系式与式(2)相同.2.形的作法由于式(3)中IV=URV,则式(3)可转化为U=E1+rRV-Ir1+rRV(4)由式(4)可知,测量值的U-I图像仍是一斜向下的直线(如图4线③)所示.那么,真实值的U-I图像与它又有什么关系呢?当电路处于短路时(即电源两端的路端电压U=0,而有IV=0),式(3)和式(2)对应的点在横轴上必交与同一点;同时,在相同电压下,式(3)所对应的电流比式(2)多一个分电流值IV=URV,对应图4在相同电压U下,电流的真实值比测量值多一个IV,所以真实值的图像为如图4线④所示.3.讨论并总结(1)在图3的电流表外接法电路中,如果电源内阻为小阻值时,可视为RV>r,即有rRV≈0,式(4)与式(2)近似等同,而对应U-I图像上的IA>IV,即图4中的图线③④也必将重合,所以电源内阻小应采用此种连接方式,否则实验误差也必大.(2)外接法中电源电动势E和内阻r的定量关系由式(4)(2)得:E测=E1+rRVr测=r1+rRV而与图4中两图线可知测量值与真实值的定性关系:E测反思教学中,我们不仅要重视对常规问题的分析,而且要注意常规问题中学生困惑的细微所在,积极尝试用数形结合的方法探讨物理问题,通过加强师生对话与交流,注重培养学生应用数学处理物理实验常规问题的积极性,有利于学生发现问题、分析研究和解决问题的能力,提升学生探索能力和创造精神,对全面提高学生的综合素质有着重要的作用.。
《电源电动势和内阻的测量》 知识清单
《电源电动势和内阻的测量》知识清单一、电源电动势和内阻的概念电源电动势(E)是指电源在没有接入电路时,电源两端的电压。
它反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领大小。
电源内阻(r)是指电源内部对电流的阻碍作用。
内阻的存在会导致电源输出电压在电流通过时有所降低。
二、测量电源电动势和内阻的实验原理1、伏安法(1)实验电路通常有两种接法:电流表外接法和电流表内接法。
外接法:电压表测量的是电源的路端电压,电流表测量的是通过电源的总电流。
适用于测量内阻较小的电源。
内接法:电流表测量的是通过电源的电流,电压表测量的是电流表和电源两端的电压。
适用于测量内阻较大的电源。
(2)公式推导对于外接法,根据闭合电路欧姆定律 E = U + Ir,其中 U 是电压表读数,I 是电流表读数。
变形可得:r =(E U)/ I对于内接法,同样根据 E = U + Ir,此时 U 是电压表读数减去电流表分压,I 是电流表读数。
变形可得:r =(U / I) R(R 为电压表内阻)2、伏阻法用电压表和电阻箱测量。
改变电阻箱的阻值 R,读出对应的电压表读数 U。
根据 E = U + U / R × r ,通过多组数据联立方程求解 E 和r 。
3、安阻法用电流表和电阻箱测量。
改变电阻箱的阻值 R,读出对应的电流表读数 I。
根据 E = I(R + r),通过多组数据联立方程求解 E 和 r 。
三、实验器材电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱(在伏阻法和安阻法中使用)、电源、开关、导线若干。
四、实验步骤1、伏安法(1)按照所选电路连接实物图,注意电表的量程选择、正负极连接以及滑动变阻器的滑片位置。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表和电压表有合适的读数,记录多组 U、I 值。
(3)根据记录的数据,计算电源的电动势和内阻。
2、伏阻法(1)连接电路,将电阻箱与电源、电压表串联。
(2)改变电阻箱的阻值,记录对应的电压表读数。
(3)根据数据进行计算。
测电源内阻和电动势为什么采用内接法
影响。
解:(1)对于甲图中的内接法,由于电压表分流IV ,使电流表所测的电流I 测小于电源的输出电流I 真,即:I 真=I 测+IV ,而,U 越大,IV 越大;U 越小,IV 越小;U 趋近于零时,IV 也趋于零。
在下图中,测量线为AB ,真实线应为A'B ,可以看出E 测<E 真。
由得:r 测<r 真
另一种思路:将虚线框内的电压表和电池看做一整体,内接法实际上测的是这个整体的电动势和总内阻。
当外电路(虚线框外)断开时,路端电压等于电动势数值,由于电压表的影响,此时的“电动势”实际上是电压表两端电压,由于RV >>r ,所以二者近似相等,但略小于电动势;此时的总内阻是电压表内阻与电池内阻并联的总和,则r 测<r 真,内接法要求RV >>r ,一般的电压表内阻较大,因此实验中一般采用内接法
(2)对于乙图中的外接法,由于电流表的分压作用,有U 真=U 测+UA ,即U 真=U 测+IRA ,这样在U-I 图线上对应每个I ,应加上一修正值△U=IRA ,由于RA 很小,所以在I 很小时,△U 趋于零,I 增大,△U 增大,如图所示,可以看出,E 测=E 真,由,得r 测>r 真
电源内阻大
时用外接法
电源内阻小
时用内接法 电源内阻通常约1欧左右,电流表内阻几十或几百欧,
测出的电源内阻误太大,一般不用外接法。
另一种思路:将虚线框内的电流表和电池看做一整体,外接法测的是这个整体的电动势和内阻。
当外电路断路时,路端电压等于电动势数值。
测的内阻实际上是电流表与电池内阻串联的总内阻。
所以E测=E真,r测>r真,外接法要求RA<<r,但是一般,因此实验中一般不采用这
种方法电源内阻通常不到1欧。
内接法和外接法测电源电动势的误差分析
内接法和外接法测电源电动势的误差分析
测量电源电动势E ,有两种电路接法,图一和图二,图一是电流表的内接法,图二是电流表的外接法。
图一 图二
下面讨论内接法和外接法的误差:
电源电动势测量原理:Ir U E +=,r 是电源内阻,U 是路端电压,在理论上,认为电压表和电流表都是理想电表,U 仅指电阻R 上的电压,认识到这一点很重要。
①内接法:如图一所示,R 和电流表看做外电路,电压表和电源看做一个新的等效电源,在等效电源里,电压表和内阻r 并联,当干路中电流I=0A 时,外电路中R 和电流表上的电压等于电源的实际电动势,而U-I 图像中,I=0A ,测量电动势等于R 上的电动势,所以,测量的电动势小于实际的电动势。
电压表内阻v R 和r 的总阻值等于测量的电源内阻,因为v R 和r 并联,所以并联电阻小于电源实际内阻r ,因此用这种接法测量的电源电动势和电源内阻都偏小。
U-I 图像如下:
②外接法:如图二所示,R 是外电路,电流表和电源看做一个新的等效电源,在等效电源里,电流表和内阻r 串联,当干路中电流I=0A 时,R 两端电压等于实际电动势,实际上,在U-I 图像中,I=0A 时,测量电动势等于R 两端的电动势,所以,测量电动势等于实际电动势。
电流表内阻A R 和r 的总阻值等于测量的电源内阻,因为A R 和r 串联,所以串联电阻大于电源实际内阻r ,因此用这种接法测量的电源电动势等于实际电动势,测量的内阻大于实际内阻。
U-I 图像如下:。
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影响。
解:(1)对于甲图中的内接法,由于电压表分流IV ,使电流表所测的电流I 测小于电源的输出电流I 真,即:I 真=I 测+IV ,而,U 越大,IV 越大;U 越小,IV 越小;U 趋近于零时,IV 也趋于零。
在下图中,测量线为AB ,真实线应为A'B ,可以看出E 测<E 真。
由得:r 测<r 真
另一种思路:将虚线框内的电压表和电池看做一整体,内接法实际上测的是这个整体的电动势和总内阻。
当外电路(虚线框外)断开时,路端电压等于电动势数值,由于电压表的影响,此时的“电动势”实际上是电压表两端电压,由于RV >>r ,所以二者近似相等,但略小于电动势;此时的总内阻是电压表内阻与电池内阻并联的总和,则r 测<r 真,内接法要求RV >>r ,一般的电压表内阻较大,因此实验中一般采用内接法
(2)对于乙图中的外接法,由于电流表的分压作用,有U 真=U 测+UA ,即U 真=U 测+IRA ,这样在U-I 图线上对应每个I ,应加上一修正值△U=IRA ,由于RA 很小,所以在I 很小时,△U 趋于零,I 增大,△U 增大,如图所示,可以看出,E 测=E 真,由,得r 测>r 真
另一种思路:将虚线框内的电流表和电池看做一整体,外接法测的是这个整体的电动势和内阻。
当外电路断路时,路端电压等于电动势数值。
测的内阻实际上是电流表与电池内阻串联的总内阻。
所以E 测=E 真,电源内阻大
时用外接法
电源内阻小
时用内接法 电源内阻通常约1欧左右,电流表内阻几十或几百欧,
测出的电源内阻误太大,一般不用外接法。
r测>r真,外接法要求RA<<r,但是一般
,因此实验中一般不采用这
种方法电源内阻通常不到1欧。