haihongyuan.com
海量文库 文档专家
全站搜索:
您现在的位置:首页 > 初中教育 > 初中理化生初中理化生

伏安法测电源电动势和电阻

发布时间:2013-11-05 10:38:19  

第二次实验:伏安法测电源电动势和内阻

实验员:崔贺 实验时间:2013年9月25日

【实验目的】

测定电源的电动势和内电阻。

【实验原理】

电路图。

图一

如图一所示,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E?U?Ir可得:

E?U1?I1r

E?U2?I2r

解得:

I2U1-I1U2 I

2-I1

U-U2r测?1 I2-I1

可求出几组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。由E?U?Ir可变形为:U?E?Ir即U??Ir?E(y?kx?b)的形式。若坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组I、 测?U值画出U-I图像(如图2)。

所得直线跟纵轴的交点(y截距)即为电动势值,跟横轴的交点(x截距)即为短路电流值,直线斜率的绝对值即为内电阻r的值。

【实验器材】

待测两节干电池,电压表(0-3V),电流表(0-0.6A),滑动变阻器(20Ω),定值电阻(5Ω),电键,导线若干。

【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。 【实验图像及数据】

1.实验过程中的U-I图像。有图像得到关于y和x的函数关系式,y=-5.91x+2.93,因为是两节干电池,即r=(5.91Ω-5Ω)÷2=0.455Ω,E=2.93V。

2.实验过程中的数据。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

U/V

2.31 2.30 2.28 2.27 2.25 2.24 2.22 2.20 2.15 2.17 2.13 2.12 2.09 2.10 2.06 2.08 2.03 2.01

I/A

0.11 0.11 0.11 0.11 0.12 0.12 0.12 0.12 0.13 0.13 0.14 0.14 0.14 0.14 0.15 0.14 0.15 0.16

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 1.98 1.97 1.95 1.92 1.85 1.86 1.77 1.76 1.68 1.67 1.58 1.54 1.50 1.41 1.39 1.34 1.32 1.32 1.27 1.15 1.17 1.03 0.16 0.16 0.17 0.17 0.18 0.18 0.20 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.24 0.26 0.26 0.27 0.27 0.27 0.28 0.30 0.30 0.32

【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值再取平均值。

4.在画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。 【误差分析】

本实验内接电路中电压表的示数是准确的,而电流表的示数比通过电源的实际电流小,所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差,滑动变阻器R的阻值应该小一些,所选用的电压表的内阻应该大一些。(同理理解外接电路)

根据闭合电路的欧姆定律:E?U?Ir。由两次测量列方程为:

??E测?U1?I1r, ?E?U?Ir?22?测

解得:

I2U1?I1U2?E??测I2?I1? ?U?U2?r?1

测?I2?I1?

若是考虑电流表和电压表的内阻,对上图a中应用闭合电路的欧姆定律:

??U1?E?U?I???1?r1RV??? ??E?U??I?U2?r?2?2?RV???

式中的E与r是电动势和内阻的真实值。

解得:

I2U1?I1U2?E???I2?I1??12?RV? ? U1?U2?r?U1?U2?I?I???21?RV?

比较得 E测?E, r测?r

若是考虑电流表和电压表的内阻,对上图b中应用闭合电路的欧姆定律:

??E?U1?I1r?I1RA,

?E?U2?I2r?I2RA

式中的E与r是电动势和内阻的真实值。

解得:

I2U1?I1U2?E??I2?I1?, ??r?U1?U2?RA?I2?I1?

比较得 E测?E,r测?r。

伏安法测电源电动势和内阻的实验题:

在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材:

A.干电池E(电动势约为1.5V,内阻小于1.0Ω)

B.电流表A1(满偏电流3 mA,内阻r1=10 Ω)

C.电流表A2(0—0.6 A,内阻0.1 Ω)

D.滑线变阻器R1(0—20 Ω,10 A)

E.滑线变阻器R2(0—100 Ω,10 A)

F.定值电阻R3(990 Ω)

G.开关和导线若干

(1)为方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑线变阻器是____________(填字母代号)。

(2)请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图。

(3)如图为某一同学根据他所设计的实验给出的I1、I2图线(I1为A2的示数,I2为A2的示数),由图线可求得被测电池的电动势E=_________V,内阻r=__________Ω。

2

网站首页网站地图 站长统计
All rights reserved Powered by 海文库
copyright ©right 2010-2011。
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit326@126.com