掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法与原理;学习掌握用U-I图像处理数据的方法。
一、实验目的
1. 测定电池的电动势和内电阻。
二、实验原理
如图1所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值,最后分别算出它们的平均值。此外,还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象所得直线跟纵轴的交点即为电动势E值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。
三、实验器材
待测电池,电压表( 0-3V ),电流表(0-0.6A),滑动变阻器(10Ω),电键,导线。
四、实验步骤
1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按电路图连接好电路。
2. 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。
3.闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I1、U1),用同样方法测量几组I、U的值。
4. 打开电键,整理好器材。
5.处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。
五、注意事项
1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2.干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电不宜超过0.3A,短时间放电不宜超过0.5A。因此,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。
3.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值再平均。
4.画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样,就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高精确度。
5.干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻,这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。
测定电源的电动势和内阻考点分析:
测定电源电动势和内阻的方法很多,涉及的方方面面也很多,考查点灵活,一直是高考中最热点的内容之一,考查方面有:⑴电路的选择。本实验有不同的方法测定E、r,故可以设计不同的实验电路,其误差来源也不尽相同;⑵仪器的选择。不同的实验条件导致实验器材要进行选择使用,以尽量减小实验误差;⑶线路的连接;⑷数据的处理。既可以做出U-I图像,还可以做出I-U图像,还可以作出R-(1/I)图像等。
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