測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

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測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

謝軍平

(焉耆第二師八一中學(xué)新疆 巴音郭楞841100)

在高中物理“測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，由于電壓表和電流表都不是理想表，無(wú)論采用電流表的內(nèi)接法還是外接法，都不可避免的對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差．那么怎樣才能準(zhǔn)確測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻呢？下面介紹一種可行的好方法.

1實(shí)驗(yàn)器材

待測(cè)電源1個(gè)，開(kāi)關(guān)2個(gè)，電阻箱1個(gè)，電流表1個(gè)，不同規(guī)格的電壓表V1和V2各1個(gè)，滑動(dòng)變阻器1個(gè)，導(dǎo)線若干．

2實(shí)驗(yàn)步驟

(1)按如圖1所示的電路，將電壓表V1連入電路，閉合開(kāi)關(guān)S，記下電壓表的示數(shù)U1.

圖1

(2)再按如圖2所示的電路，將電壓表V1和V2一并串入電路，分別記下此時(shí)V1和V2兩電壓表的示數(shù)U1′和U2.

圖2

3推證過(guò)程

設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻分別為E和r，電壓表V1和V2的內(nèi)阻分別為RV1，RV2則

根據(jù)第一次的測(cè)量(如圖1所示)，有

(1)

根據(jù)第二次的測(cè)量(如圖2所示)，有

(2)

根據(jù)(1)、(2)兩式得

(3)

(4)

式(3)與(4)相除得

(5)

解得

下面計(jì)算電源的內(nèi)阻：

(6)

只需用替換法測(cè)出RV1即可．替換法測(cè)RV1的電路圖如圖3.

圖3

用替換法測(cè)RV1的實(shí)驗(yàn)操作說(shuō)明如下：

斷開(kāi)S1合上S2，調(diào)節(jié)滑線變阻器，記下電流表A的示數(shù)為I.斷開(kāi)S2合上S1，固定滑線變阻器阻值，調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的示數(shù)仍為I，此時(shí)電阻箱的讀數(shù)為R1，則

RV1=R1

(7)

將式(7)代入式(6)有

4實(shí)驗(yàn)總結(jié)及注意事項(xiàng)

在計(jì)算電源電動(dòng)勢(shì)時(shí)，消除了電壓表內(nèi)阻的影響，因此只要電壓表的讀數(shù)準(zhǔn)確，電動(dòng)勢(shì)的值就是準(zhǔn)確的；在計(jì)算電源內(nèi)阻時(shí)，運(yùn)用替換法可以準(zhǔn)確測(cè)出電壓表的內(nèi)阻，故電源內(nèi)阻也是準(zhǔn)確的．需要注意的是：電源內(nèi)電阻會(huì)隨著溫度的升高而變化，因此實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程不宜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)．

(收稿日期：2015-10-05)