實驗測電源電動勢和內(nèi)阻中的創(chuàng)新思考

◆劉文乾 鄭 超

(山東省沂南第一中學(xué))

實驗測電源電動勢和內(nèi)阻中的創(chuàng)新思考

◆劉文乾 鄭 超

(山東省沂南第一中學(xué))

測電源的電動勢和內(nèi)阻這一實驗是近幾年高考的熱點，考查的形式種類繁多，但是萬變不離其中，其實驗原理都是閉合電路的歐姆定律。本文主要以伏阻法、安阻法、伏安法、伏伏法四種方法為例分析了不同方法的實驗原理、數(shù)據(jù)處理、誤差分析。列舉的例題都具有較強的創(chuàng)新思想，也是學(xué)生的易錯題，學(xué)生分析時往往會受到“思維定勢”的影響。

實驗 電動勢和內(nèi)阻 創(chuàng)新思考

測電源的電動勢和內(nèi)阻這一實驗是近幾年高考的熱點，主要考查實驗的原理、數(shù)據(jù)處理、誤差分析。考查的的形式也多種多樣，如：伏阻法、安阻法、伏安法、伏伏法等均有考查，考查的內(nèi)容既源于教材，又高于教材，并且以創(chuàng)新型新思維方法。

一、伏阻法

(2)根據(jù)圖線求得電源電動勢E=_____V，內(nèi)阻r=______Ω．

(3)用該種方法測電源電動勢存在系統(tǒng)誤差，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是_______．

分析：提到伏阻法，我們印象最深的就是用一個電壓表和和一個電阻箱來測電源電動勢和內(nèi)阻，如圖a所示。本實驗在“伏阻法”的基礎(chǔ)上進行改進，在電路中加入定值電阻R0，定值電阻在電路中一般起到保護電路的作用，無論把電壓表并到R兩端還是R0兩端，都能很好的完成實驗。電壓表的分流作用是本實驗的系統(tǒng)誤差，如果不考慮電壓表的分流作用，流過R0的電流即為流過電阻箱和內(nèi)阻的電流。原理如下：

二、安阻法

①在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖．

②寫出E、r的表達式，E=______，r=_______

分析：如果此題應(yīng)用“伏阻法”，由例1可知，在處理實驗數(shù)據(jù)建立坐標(biāo)系時，應(yīng)做1/U——1/R圖像，而不是1/U——R圖像，因此不符合題意，本題不能按照“伏阻法”來分析。本題的關(guān)鍵條件是“電壓表內(nèi)阻RV已知”，這一巧妙的條件可以把電壓表當(dāng)成“電流表”來用，這樣一來，本題就可以轉(zhuǎn)換成“安阻法”分析。實驗原理圖如圖(1)所示。應(yīng)提醒學(xué)生防止思維定勢，從多角度分析問題，而不應(yīng)該只看實驗器材。

思維陷阱：只注重了實驗器材，只看到了表面，而忽視了對實驗數(shù)據(jù)的處理，如果本題沒有明確給出橫軸、縱軸所代表的物理量，那就可以按照如圖(2)所示的實驗電路來設(shè)計實驗。

三、伏安法

例3：某同學(xué)用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)備有下列器材：

A.被測干電池一節(jié)

B.電流表A1：量程0～0.6A，內(nèi)阻r =0.2Ω

C.電流表A2：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω

D.電壓表V1：量程0～3 V，內(nèi)阻未知

E.電壓表V2：量程0～15 V，內(nèi)阻未知

F.滑動變阻器：0～10Ω，2 A

G.開關(guān)、導(dǎo)線若干

(1)伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差。在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻。在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篈、__、___、F、H填寫選項前的字母)；

(2)實驗電路圖應(yīng)選擇下圖中的__________(填“甲”或“乙”)；

根據(jù)實驗中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U-I圖象，則在修正了實驗系統(tǒng)誤差后，干電池的電動勢E=___V，內(nèi)電阻r=Ω