浅谈伏安法测电源电动势和内电阻.docx

          浅谈伏安法测电源电动势和内电阻                    文/康长建测电源电动势和内电阻是高考电学实验的热点，采用伏安法测量是最基本的方法但学生对这个实验的理解比较困惑现在我谈一谈自己对这个实验的理解一、实验原理本实验的原理是闭合电路欧姆定律E=U+Ir，路端电压U和干路电流I是需要测量的物理量，所以选择电流表和伏特表二、电路图由于之前已经学过伏安法测电阻，所以如果考虑电表内阻的话，电路图有两种如图以电源为待测对象，按照之前学过的伏安法测电阻，电路图甲可以用电流表外接来记忆，同理图乙为电流表内接三、数据处理1.联立方程求解的公式法调节滑动变阻器，测得多组数据（一般不少于6组），比如分别联立列方程求出E和r，最后求出平均值如果忽略电流表和伏特表的内电阻，则：但这种方法如果某组数据是错误的，计算出的E、r必定也不准确，并且这种方法实际操作很复杂，所以一般不采取2.作图法在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组（I，U）值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小（一次函数的纵轴截距），直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即 。

四、误差分析1．偶然误差（1）由读数不准和电表线性不良引起误差2）用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差3）测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化2．系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差1）如图甲，电流表外接所示，电压表测量值准确但由于电压表分流，电流表测量的值不准确测量值小于真实值I测＜I真，I真=I测+IV，只有当ＩＶ＝0（即电压表示数为零）时，I真=I测此时电流为短路电流即短路电流测量值等于真实值所以我们作出的图像和准确图像与横轴交点相同，当路端电压（即电压表示数）为U时，由于电流表示数I测小于干路电流I真，所以当作出测量的图像与准确图像，就可以直观地看出E测＜E真，r测＜r真2）如图乙，电流表内接所示，电流表测量值准确但由于电流表分压，U测＜U真，U真=U测+UA，只有当UA=0（即电流表示数为零）时，U真=U测此时电压为断路电压即断路电压测量值等于真实值所以我们作出的图像与准确图像与纵轴交点相同，E准确，当干路电流（即电流表示数）为I时，U测＜U真，所以作出的图像与准确图像，就可以直观地看出E测=E真，r测＞r真但学生初次学习本实验时对于这种方法分析系统误差有点困难，建议可以采用等效电源的方法来分析：如图甲，电流表测量不准确，但我们在数据处理时把它当做干路电流处理，所以是把电源和电压表当做等效电源，这样的话，r测=＜r真，同时，I测＜I真，按照E=U+Ir，E测＜E真。

同理，如图乙，电流表测量不准确，但我们在数据处理时把它当做路端电压处理，所以把电源和电流表当做等效电源，这样的话，r测=r真+rA＞r真，按照E=U+Ir，E测=U测+Ir测=（U真-IrA）+I（r真+rA）=U真+Ir真=E真五、电路选择（1）电流表外接法误差产生的原因是电压表分流，所以电压表分流越小越好，因此适用于电源内阻比较小的电源比如，教材中的例子，测一节干电池的电动势和内电阻2）电流表内接法误差产生的原因是电流表分压，所以电流表分压越小越好，因此适用于电源内阻比较大的电源比如，像太阳能电池和水果电池，这类电池电阻比较大3）若已知电压表内阻，采用外接法，因为根据电压表分走的电流就可以求出，这样实验的结果将更加精确同理，若已知电流表内阻，采用内接法，因为根据电流表分走的电压可以求出伏安法是测电源电动势和内电阻的常规方法，按照上面的分析，绝大部分学生都能很好地理解这个实验作者单位 江苏省扬州市弘扬中学）?誗编辑 谢尾合  -全文完-。