電源電動勢和內(nèi)阻測量的誤差分析和實驗改進

張帥

在“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，誤差的分析往往是教學的難點。教學中，首先把電表當作理想電表，列出方程組計算出電動勢E測和內(nèi)阻r測，然后再把電表當作非理想電表，列出方程組計算電動勢E真和內(nèi)阻r真，從而比較測量值和真實值的大小關系。但用這種方法解方程組過程復雜，在有限的課堂時間難以做到。除此之外，還可以用圖像修正的方法比較測量值和真實值的大小，這種方法對學生來說理解難度大，達不到預期效果。下面，筆者用另外一種辦法來分析電動勢和內(nèi)阻的誤差，經(jīng)過教學實踐，課堂效果不錯。

1 電源電動勢和內(nèi)阻測量的誤差分析

（1）如圖1所示電路，測出多組數(shù)據(jù)（U、I），用描點法畫出電源伏安特性曲線如圖2所示，測量誤差來源于電壓表的分流作用。

把電壓表和電流表看作理想電壓表和理想電流表，由閉合電路的歐姆定律：

E測=U+Ir測，得：

U=-Ir測+E測①

考慮到電壓表內(nèi)阻RV，由閉合電路的歐姆定律：

E真=U+（I+URV）r真，得：

U=-RVr真RV+r真I+RVE真RV+r真②

電源伏安特性曲線是根據(jù)非理想電壓表和非理想電流表做出來的，但我們把圖像當作了理想電表來對待，所以比較①式和②式可得：

E測=RVRV+r真E真

r測=RVRV+r真r真

所以，電動勢測量值E測小于電動勢真實值E真，內(nèi)阻測量值r測小于內(nèi)阻真實值r真。

（2）如圖3所示電路，測出多組數(shù)據(jù)（U、I），用描點法畫出電源伏安特性曲線如圖4所示，測量誤差來源于電流表的分壓作用。首先我們把電壓表和電流表看作理想電壓表和理想電流表，由閉合電……