測定電源電動勢和內電阻的實驗創新

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測定電源電動勢和內電阻的實驗創新

謝軍平

(焉耆第二師八一中學新疆 巴音郭楞841100)

在高中物理“測定電源電動勢和內電阻”的學生實驗中，由于電壓表和電流表都不是理想表，無論采用電流表的內接法還是外接法，都不可避免的對測量結果帶來誤差．那么怎樣才能準確測定電源電動勢和內電阻呢？下面介紹一種可行的好方法.

1實驗器材

待測電源1個，開關2個，電阻箱1個，電流表1個，不同規格的電壓表V1和V2各1個，滑動變阻器1個，導線若干．

2實驗步驟

(1)按如圖1所示的電路，將電壓表V1連入電路，閉合開關S，記下電壓表的示數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V1和V2兩電壓表的示數U1′和U2.

圖2

3推證過程

設電源電動勢和內電阻分別為E和r，電壓表V1和V2的內阻分別為RV1，RV2則

根據第一次的測量(如圖1所示)，有

(1)

根據第二次的測量(如圖2所示)，有

(2)

根據(1)、(2)兩式得

(3)

(4)

式(3)與(4)相除得

(5)

解得

下面計算電源的內阻：

(6)

只需用替換法測出RV1即可．替換法測RV1的電路圖如圖3.

圖3

用替換法測RV1的實驗操作說明如下：

斷開S1合上S2，調節滑線變阻器，記下電流表A的示數為I.斷開S2合上S1，固定滑線變阻器阻值，調節電阻箱，使得電流表的示數仍為I，此時電阻箱的讀數為R1，則

RV1=R1

(7)

將式(7)代入式(6)有

4實驗總結及注意事項

在計算電源電動勢時，消除了電壓表內阻的影響，因此只要電壓表的讀數準確，電動勢的值就是準確的；在計算電源內阻時，運用替換法可以準確測出電壓表的內阻，故電源內阻也是準確的．需要注意的是：電源內電阻會隨著溫度的升高而變化，因此實驗操作過程不宜時間過長．

(收稿日期：2015-10-05)