圖像法分析“測定電源電動勢和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)誤差

蔣守培

摘 要：本文就“伏安法”測電源電動勢和內(nèi)電阻存在的系統(tǒng)誤差利用圖像法進(jìn)行分析，并從本質(zhì)上對常見的幾種辦法進(jìn)行歸類探究。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)；伏安法；誤差分析；圖像法處理

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）3-0059-3

“測定電源電動勢和內(nèi)電阻”是中學(xué)物理中重要的分組實(shí)驗(yàn)，也是高考《考試說明》中列出的實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容之一，長期以來一直受到高考試卷的青睞，特別是對該實(shí)驗(yàn)的誤差產(chǎn)生原因及其帶來的后果更是屢屢出現(xiàn)。本文通過圖像法加以剖析，供參考。

1 基本原理

伏安法“測定電源電動勢和內(nèi)電阻”是利用電壓表測定電源的路端電壓、電流表測定流過電源的電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir得到電動勢E和內(nèi)電阻r的測量值。將電壓表和電流表接入后，有兩種不同的測量電路，如圖1和圖2。如果不考慮電表內(nèi)阻的影響，即將電壓表當(dāng)成內(nèi)阻無窮大，電流表當(dāng)成內(nèi)阻零，那么，兩種測量電路結(jié)果是一樣的。但如果考慮電表內(nèi)阻的影響，即電壓表、電流表均有一定的內(nèi)阻，連接方法不同，由此測量的結(jié)果不同，都存在一定的系統(tǒng)誤差。

3 小結(jié)與反思

伏安法測電源電動勢和內(nèi)電阻是中學(xué)物理的主要測量方法，它的變形方式很多，我們不能只從表象上區(qū)分這些方式，簡單地稱之為“安阻法”“伏阻法”“安安法”等等，而應(yīng)該從本質(zhì)上理解和分析，都是測量（或間接表示）路端電壓U、干路電流I，然后通過閉合電路歐姆定律E=U+Ir來確定和求解的，就是伏安法。

誤差是物理實(shí)驗(yàn)中的正?，F(xiàn)象，偶然誤差是由于各種偶然因素對實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)儀器的影響而產(chǎn)生的，可以通過多次測量減小。系統(tǒng)誤差是由于實(shí)驗(yàn)原理不完善、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不精確、實(shí)驗(yàn)方法較粗略而產(chǎn)生的，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差分析，不僅可以知道測量結(jié)果準(zhǔn)確程度，還可以為完善實(shí)驗(yàn)原理，提高實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確程度，設(shè)計更科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法提供依據(jù)。在伏安法測定電源電動勢和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)中，將原理分析與圖像結(jié)合，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和相關(guān)物理規(guī)律推導(dǎo)出圖像所依賴的數(shù)學(xué)關(guān)系，并通過圖像的斜率及截距的真實(shí)值與測量值的比較，可以準(zhǔn)確找到誤差的原因，精確得到誤差的大小。

參考文獻(xiàn)：

[1]王榮漢.測定電源電動勢和內(nèi)電阻的誤差分析和比較[J].物理教學(xué)探討，2010，28（10）：53—54.

[2]王景強(qiáng).例談用圖像法分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2000，39（8）：44—45.

（欄目編輯 王柏廬）