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高中電學實驗——測定電源電動勢和內阻(二)

放大字體  縮小字體 發布日期:2023-03-25 19:18:54    作者:馮婧端    瀏覽次數:141
導讀

上一期我們用外接法測定電源電動勢和內阻,這一期我們再來看一下內接法如何測量及其誤差分析。下圖中甲就是我們上一期的外接法,而乙圖就是我們要談的內接法。內接法的原理、器材、線路連接注意事項和外接法完全一致

上一期我們用外接法測定電源電動勢和內阻,這一期我們再來看一下內接法如何測量及其誤差分析。下圖中甲就是我們上一期的外接法,而乙圖就是我們要談的內接法。

內接法的原理、器材、線路連接注意事項和外接法完全一致。我們重點來看,他是否也滿足大內大,小外小。當選用乙圖進行測量時,仍把滑動變阻器作為外電路,因此安培表應看作內電路的一部分(如圖乙中虛線框內所示),因為安培表和電池串聯,所以等效內阻r測應等于電池真實內阻值r真和安培表電阻RA之和,即r測=r真+RA>r真。此時斷開外電路則電流為零,安培表兩端電勢相等,電源內阻也沒有分壓,所以等效電源的電動勢E測就是電源電動勢的真實值E真,即E測=E真。當然這是理論結果,實際無法實現。

實驗拓展

1. 利用電阻箱和電流表或者電壓表的配合測電源的電動勢E和內阻r

電阻箱測電源電動勢和內阻的原理和滑動變阻器是一樣的,均是利用閉合電路歐姆定律,列兩組方程,求解可知。

在此不再贅述。希望小伙伴們抓本質,進行歸一學習。

2.利用兩個電壓表測電動勢,兩只電壓表A和B,量程已知,內阻不知,仍然是利用閉合電路歐姆定律,解方程即可。

3.利用無標度的電表測電源的電動勢和內阻

大家可以嘗試一下,如何設計如下電路測量電源內阻。現有一阻值為100Ω的定值電阻、一個開關、若干根導線和一個電壓表,該電壓表表盤上有刻度但無刻度值,要求設計一個能測定某電源內阻的實驗方案(已知電壓表內阻很大,電壓表量程大于電源電動勢,電源內阻約為幾歐)。

提示:由于電壓表內阻很大,因此,在斷開開關S時測得的路端電壓U1等于電源電動勢。

結論:測定電源電動勢不管方法如何變,均是采用閉合電路歐姆定律解方程,把握住這個核心,其他就不是什么大的問題。

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(文/馮婧端)
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