探討高中物理學(xué)習(xí)中測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻方法

孔德安

摘 要：在高中物理學(xué)習(xí)中，測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是一項(xiàng)較為重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也是學(xué)生必須要掌握的知識(shí)點(diǎn)。因此，本文主要針對(duì)于在高中物理學(xué)習(xí)中測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法進(jìn)行了分析和研究，以進(jìn)一步提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中物理;學(xué)習(xí);測(cè)電源電動(dòng)勢(shì);內(nèi)阻

前言：在高中物理的學(xué)習(xí)當(dāng)中，在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)過程，在過程中加深對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解與記憶。與此同時(shí)，還能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)論與理論內(nèi)容進(jìn)行對(duì)照，形成系統(tǒng)化物理電學(xué)知識(shí)體系，為接下來的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻方法的使用，應(yīng)該根據(jù)不同題型進(jìn)行合理選擇。

一、伏安法

伏安法是測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻常用的一種方法，對(duì)于路端電壓和電路總電流進(jìn)行測(cè)量，電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻可以應(yīng)用解方程組的形式求得。在實(shí)驗(yàn)中用到的實(shí)驗(yàn)器材為電壓表和電流表，對(duì)于R值進(jìn)行改變，以測(cè)量電壓U和電流I的值。

為了降低實(shí)驗(yàn)的誤差，應(yīng)該多測(cè)量幾組并求得E和r的平均值。

例1：在測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)器材如下所示：

A.干電池一節(jié)（電動(dòng)勢(shì)為1.5V）B.直流電流表（量程0-0.6-3A，0.6A檔內(nèi)阻0.10，3A檔內(nèi)阻0025）C.直流電壓表（量程0～3～15V，3V擋內(nèi)阻5k，15V擋內(nèi)阻25k） D.滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～15，允許最大電流1A） E.滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～1000，允許最大電流0.5A） F.開關(guān)G.導(dǎo)線若干根H.電池夾.

（1）在圖中完成電路連線。

（3）完成實(shí)驗(yàn)后，繪制U-I圖像，那么電池內(nèi)電阻r為_。

解析

（1）首先電路連接好，1.5V為電路電壓，電流應(yīng)該在0.6A以下，此時(shí)選擇0-0.6A量程電流表，選擇0-3V電壓表，選擇0-15Ω滑動(dòng)變阻器。利用電流表內(nèi)接法可以有效控制實(shí)驗(yàn)誤差。

（2）電流表讀數(shù)在0.6A檔時(shí)，I=0.280A;在3A檔時(shí)，I=1.40A。電壓表讀數(shù)在3V檔時(shí)，U=1.30V，在15V檔時(shí)，U=6.50V。

二、伏歐法

在電路中接入電阻箱時(shí)，應(yīng)該確保其足夠大的初始值，通過由大至小進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式，獲取多組測(cè)量數(shù)據(jù)，以此求得E和r的平均值，降低實(shí)驗(yàn)誤差。在電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的求解當(dāng)中，也可以采用U-I圖像的方法。電阻箱和電壓表是實(shí)驗(yàn)中的主要器材，在實(shí)驗(yàn)中不能忽視電壓表內(nèi)阻Rv的分流作用，因此測(cè)量所得值應(yīng)該比真實(shí)值小。通過對(duì)電阻和電路電流大小進(jìn)行分析，以確定合理的保護(hù)電阻。電路電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量可以通過U-R法測(cè)得，而在數(shù)據(jù)的處理過程中可以采用U-I法，通過求得坐標(biāo)點(diǎn)的電流值。

三、歐安法與法

利用歐安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻時(shí)，根據(jù)歐姆定律可以得出：

雖然通過測(cè)量?jī)纱坞娏鱅和電阻R的值就能夠獲取電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的值，但是為了防止出現(xiàn)較大的誤差，通常情況下需要采用多測(cè)幾組求平均值的方法。在處理相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，可以由根據(jù)U=IR將變量U替代變量R，應(yīng)用U-I圖像處理數(shù)據(jù)。電流表內(nèi)阻RA具有一定的分壓作用，但是對(duì)于電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值不會(huì)產(chǎn)生影響，即E測(cè)=E真。此時(shí)內(nèi)阻值存在偏大的狀況，即r測(cè)=RA+r真，實(shí)驗(yàn)中采用的主要儀器為電阻箱與電流表。在利用法進(jìn)行電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量時(shí)，需要對(duì)電阻箱阻值進(jìn)行改變，并對(duì)此時(shí)阻值R和電壓表讀數(shù)U進(jìn)行記錄。此時(shí)U=E，那么，此時(shí)圖像如圖5所示。此時(shí)截距a=1/E，斜率是，那么RV=b。這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單有效，也是測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的一種常用方法。

實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ菣z驗(yàn)一個(gè)學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力最有效的方式，在實(shí)驗(yàn)中需要對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，并掌握豐富的實(shí)驗(yàn)技巧，以保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在高中物理中，測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法包括了伏安法、伏歐法、歐安法與法。在具體實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該根據(jù)題目要求進(jìn)行測(cè)量方法的選擇，提升學(xué)習(xí)效率的同時(shí)，能夠保障數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。