测电源的电动势和内阻

一、实验目的
        1.测定电源的电动势和内阻.

        2.认识电源输出电压随电流变化的图象.

 
二、实验原理
        1.实验电路图如图所示

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        2.电动势与内阻的求解
        (1)计算法

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        (2)图象法

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            作出U-I图象,利用图象求解,如图所示.
        ①图线与纵轴交点为E.图线与横轴交点为短路电流

        ②由图线的斜率可求电源内阻

 
三、实验器材
        电池(待测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线和坐标纸.
四、实验步骤
        1.连接电路:确定电流表、电压表的量程,按照电路原理图把器材连接好.
        2.测量数据:闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组电压表和电流表的读数,用同样方法测量并记录几组I、U值.

第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组
U/V
I/A

        3.整理器材:断开开关,整理好器材.
        4.数据处理:计算法或在坐标纸上作U-I图,求出E、r.

 

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(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极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电时电流不宜超过0.3A,短时间放电时电流不宜超过0.5A.因此,实验中不要将R调得过小,读电表示数要快,每次读完应立即断电.
        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抵消,从而提高测量的精度.

 
六、误差分析
        1.每次读完电表示数没有立即断电,造成E、r变化.

        2.测量电路存在系统误差,实验电路采用电流表内接法时,I=I+IV,未考虑电压表的分流,实验电路电流表外接法时,电路中U=U+UA,未考虑UA
        3.用图象法求E、r时,作图不准确造成偶然误差.

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        4.由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响,本实验结果E<E,r<r,定性分析如下(参考电路原理图内接法):由于电压表的分流,电流表的测量值偏小,而且随着U越大,电流表的测量值偏小越多.当U=0时,电流表的测量值等于真实值(这时要求电流表是理想的).据此作出如图所示的真实和测量的U-I图线,由图不难看出,E、r的测量值均小于真实值.