實驗《測定電源電動勢和內阻》誤差分析

摘 要： 本文通過計算法、圖像法、等效法三種方法，分別分析了采用伏安法測定電源電動勢和內阻的兩種實驗方案的系統誤差情況，從而確定實際教學中采用哪種方法進行測定。

關鍵詞： 伏安法 系統誤差 修正讀數

測定電源電動勢和內阻，這個實驗出現在普通高中新課程標準物理選修3-1電學實驗部分，它使用一只電壓表、一只電流表和一個滑動變阻器，采用伏安法測定電源的電動勢和內阻。

采用伏安法測定電源電動勢和內阻有電流表的內接和外接兩種接法，因此，實驗時就有兩種實驗方案，由于我們使用的電表都不是理想電表，因此這兩種方案均存在一定的系統誤差，但是誤差的大小不一樣。下面就這兩種測定方法的誤差進行分析和比較，最終確定用哪種更好。

一、測電源電動勢和內阻的兩種方案

二、誤差分析

1.計算法

①電流表外接法（誤差來源于電壓表的分流）

②電流表內接法（誤差來源于電流表的分壓）

電流表的讀數為真實流過電源內部的電流，電壓表的讀數作為路端電壓值，需要修正。

2.圖像法

①電流表外接法（利用電源的伏安特性曲線定性分析）

②電流表內接法

電流表的讀數是流過電源內部電流的真實值，而電壓表的讀數作為真實的路端電壓值，有誤差。

3.等效法

①電流表外接法（把電壓表和電源并聯后等效為一新電源）

如圖1虛線框所示，這個等效電源的內阻為電壓表內阻和電源內阻的并聯電阻，也就是測量值，見②式。

等效電源的電動勢為電壓表和電源組成回路的路端電壓，即電壓表兩端的電壓，也就是測量值，見③式。

②電流表內接法（把電流表和電源串聯后等效為一新電源）

如圖2虛線框所示，這個等效電源的內阻為電流表和電源內阻串聯總電阻，也就是測量值，見⑤式。

等效電源的電動勢為電流表和電源串聯后的路端電壓，仍為電源的路端電壓，也就是測量值，見④式。

應用三種方法均可以分析出誤差情況，計算法雖然麻煩，但可以反映出問題的本質。圖像法形象直觀，便于記憶，等效法有助于理解實質，每種方法各有千秋，具體應用哪種方法分析，根據個人的情況而定。

參考文獻：

[1]物理實驗論.廣西教育出版社：175.