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測定電池電動勢和內阻》四種方法的誤差分析測電池電動勢和內阻實驗中的系統誤差問題,是物理教學研究的難點,也是熱點。其中蘊含了多種物理實驗方法和處理實驗數據的方法,是培養學生實驗能力的經典實驗。本實驗誤差產生的來源是因為實驗讀取數據的時候,并沒有考慮非理想伏特表的分流的影響和非理想安倍表分壓的影響,如果考慮兩個非理想的電表,那么測量值與真實值之間就會產生誤差,高中階段暫時只關注測量值與真實值是偏大還是偏小,不關注誤差的大小。本實驗誤差分析常見的方法是圖像法,另外一種常見的是等效電源法,相對來講等效電源法模型簡單,未來大學階段拓展空間大,使學生對于電路的理解更容易形成模塊化的認識,所以本次誤差分析采用等效電源法。等效電源法就是把引起誤差的電表和待測量的電源看成一個新的模塊,即為等效電源,而測量值對于等效電源來講是沒有誤差的,所以測量值等于等效電源的電動勢和內阻,這樣就把誤差分析轉化成待測量電源和等效電源的相互比較。有利于培養學生分析問題的能力。根據戴維寧定理,兩端有源網絡可等效為一個電壓源,其電動勢等于網絡的開路電壓(將負載斷開后a、b兩端的電壓),內阻等于有源二端網絡中所有電源除去后所得到的無源網絡a、b兩端的等效電阻。有源JLbRT有源JLbRT網絡一.利用電壓表和電流表測定電池電動勢和內阻(伏安法)實驗原理:由閉合電路歐姆定律E二U+Ir一.利用電壓表和電流表測定電池電動勢和內阻(伏安法)實驗原理:由閉合電路歐姆定律E二U+Ir,設計如圖1所示的電路,改變滑動變阻器R的阻值,測幾組不同的I、U值,獲得實驗數據。誤差分析:將虛線框內的兩端有源網絡等效為一個電壓源,ab端開路時的電壓就是等效電源的電動勢,ab端的純電阻就是等效電源的內阻,由此可得:<r即電動勢測量值小于真實值,內阻測量值小于真實值。實驗原理:由閉合電路歐姆定律E=U+Ir,設計如圖2所示的電路,改變滑動變阻器R的阻值,測幾組不同的I、U值,獲得實驗數據。誤差分析:將虛線框內的兩端有源網絡等效為一個電壓源,ab端開路時的電壓就是等效電源的電動勢,ab端的純電阻就是等效電源的內阻,由此可得:即電動勢測量值等于真實值,內阻測量值大于真實值。二.利用電壓表和電阻箱測定電池電動勢和內阻(伏阻法)實驗原理:由閉合電路歐姆定律E=U+Ir=U+Ur,設計如圖3R所示電路,改變電阻箱R的阻值,測得幾組不同的R、U值,獲得實驗數據。誤差分析:將虛線框內的兩端有源網絡等效為一個電壓源,ab端開路時的電壓就是等效電源的電動勢,ab端的純電阻就是等效電源的內阻,由此可得:E<E,r<內阻,由此可得:E<E,r<r,即電動勢測量值小于真等等實值,內阻測量值小于真實值此種方法本質上還是屬于伏安法,電阻箱充當變阻器和安培表的作用。三.利用電流表和電阻箱測定電池電動勢和內阻(安阻法)實驗原理:由閉合電路歐姆定律E二U+Ir二IR+Ir二I(R三.利用電流表和電阻箱測定電池電動勢和內阻(安阻法)實驗原理:由閉合電路歐姆定律E二U+Ir二IR+Ir二I(R+r),設計如圖4所示電路,改變電阻箱R的阻值,測得幾組不同的R、I值,獲得實驗數據。誤差分析:將虛線框內的兩端有源網絡等效為一個電壓源,ab端開路時的電壓就是等效電源的電動勢,ab端的純電阻就是等效電源的內阻,由此可得:E二E,r>r,即電動勢測量值等于真實值,內阻測量值大于真等等實值。四.利用兩只電流表測定電池電動勢和內阻(安安法)實驗原理:測量電路如圖5所示,閉合S時,測得兩電流表的示數分別為I、I,調節滑動變阻器改變R,測得幾組不同的電流值,獲12得實驗數據。誤差分析:此方法是充分利用了安培表的一表多用,需要給定安培表即串聯定值電阻的阻值,本質上仍然是伏安法。由于已經給定了安培表和串聯電阻的阻值,在計算已經計入該阻值的影響,所以本實驗的測量值等于

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