【物理】2010-2011学年同步学案(人教选修3-1):第2章 恒定电流 第9-10节 实验:测定电池的. 人教版
【物理】2010-2011学年同步学案(人教选修3-1):第2章 恒定电流 第9-10节 实验:测定电池的. 人教版第2页

  对于点A,从坐标可以看出,电流I=0,这时电路处于断路状态,因此纵坐标UA=E.而UA也是直线的截距,则图象的截距表示了电源的电动势.

  对于点B,从坐标可以看出,路端电压U=0,这时电路处于短路状态,因此横坐标为短路电流I短,一般电源的内电阻都较小,因此短路电流很大,容易烧坏电源,甚至引起火灾等不良后果,应避免短路现象的发生.

  由图象可求得直线的斜率(即斜线与横轴I的夹角α的正切)

  tan α===-r

  这与欧姆定律的直线方程U=E-Ir的斜率k=-r一致.可见,U-I图象的斜率的绝对值就是电源内电阻的数值.这就是斜率k=tan α的物理意义.

  2.本实验如何进行误差分析?

  (1)第一种实验线路(课本上的测量电路)

  U=E-Ir中I是通过电源的电流,而本实验用图2-9-7所示的电路是存在系统误差的,这是由于电压表分流IV,使电流表示值I测小于电池的输出电流I真.

  因为I真=I测+IV,而IV=,U越大,IV越大,U趋于零时,IV也趋于零.

  图2-9-7

       图2-9-8

  

  

  

  所以它们的关系可用图2-9-8表示,测量图线为AB,真实图线为A′B.

  由图线可看出r和E的测量值都小于真实值.

  r测

  (2)第二种实验线路

  测量电源电动势和内阻的第二种接法,如图2-9-9所示.

  图2-9-9

      图2-9-10

  

  

  

  由于电流表的分压作用,因为U真=U测+UA′=U测+IRA,RA为电流表的内阻,这样在U-I图线上对应每一个I应加上一修正值ΔU=IRA,由于RA很小,所以在I很小时,ΔU趋于零,I增大,ΔU也增大,理论值与测量值的差异如图2-9-10所示.

由图可知:E测=E真,r测>r真(内阻测量误差非常大).实际测量时应选电路图2-9-7.