4.实验误差的来源与分析
(1)每次读完电表示数没有立即断电,造成E、r变化;
(2)测量电路存在系统误差,I真=I测十Iv,未考虑电压表分流.
[典型例题]
[例1]测量电源电动势和内电阻的器材如图A所示,请用实线表示导线,将图A中器材连成实验用电路。实验时经测量得出的数据如下表,请在下图B的方格纸上画出U-I图线。利用图线可求出电源电动势E= ,内电阻r= 。
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
I/A |
0.12 |
0.20 |
0.31 |
0.32 |
0.50 |
0.57 |
U/V |
1.37 |
1.32 |
1.24 |
1.18 |
1.10 |
1.05 |
答案:.E=1.44~1.46V r=0.68~0.72Ω 图略
[例2]利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为:
干电池:电动势约为1.5 V,符号
电压表:量程1 V,内阻998.3 Ω,符号
电流表:量程1 A,符号
滑动变阻器:最大阻值10Ω,符号
电阻箱:最大阻值99999.9 Ω,符号
单刀单掷开关1个,符号
导线若干
①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内,要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的 倍,电阻箱的阻值应为 Ω。
答案:① ② 2; 998.3
[例3]用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻。
(1)在下面方框中完成所需电路。
(2)右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线。由图可知:图线与电压U轴的交点表示 ;电源Ⅰ的内电阻 电源Ⅱ的内电阻(填“大于、小于或等于”)。
(3)图中两直线 Ⅰ、Ⅱ的交点表示两个电路中 相等。
答案:(1)(2分)见图
(2)电源的电动势;小于(2分)
(3)外电压、电路中电流强度、外电路消耗的电功率和外电路电阻(只要写出2个)
[练习学案]
3.干电池内阻较小时U的变化较小,坐标图中数据点将呈现如图3甲所示的状况,下部大面积空间得不到利用,为此可使坐标不从零开始,如图3乙所示,把坐标的比例放大,可使结果的误差减小些.此时图线与横轴交点不表示短路电流.计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用
r=|ΔU/ΔI|计算出电池的内阻r.
2.在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧,而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差.
1.使用内阻大些(用过一段时间)的干电池,在实验中不要将I调得过大,每次读完U、I读数立即断电,以免于电池在大电流放电时极化现象过重,E、r明显变化.
3.图像法处理数据的优点是什么?如何应用I、U图线求电源电动势和内阻?
[新课学案]
[实验目的]
测定电池的电动势和内电阻
[实验原理]
由闭合电路的欧姆定律E =U+Ir知,路端电压U=E-Ir,对给定的电源,E、r为常量,因此路端电压U是电流I的一次函数。将电池、电流表、电压表,可变电阻连接成如图7-1所示的电路,改变可变电阻R的阻值,可以测得多组I、U值。将它们描在U-I坐标中,图线应该是一条直线。显然,直线在U坐标上的截距值就是电池电动势,直线斜率的绝对值就是电池的内阻的大小。
上述用作图的方法得出实验结果的方法,具有直观、简便的优点。
[步骤规范]
实 验 步
骤 |
操 作 规
范 |
一.连接实验电路 1.将电流表、电压表机械调零 2.布列实验器材,接图连接实验电路 |
1.若表针不在零位,用螺丝刀旋动机械调零螺钉,使其正对 2.⑴实验器材应放置在合适的位置,应使电键、滑动变阻器便于操作;电表刻度盘应正对实验者 ⑵电键接入电路前,处于断开位置;闭合电键前,滑动变阻器阻值置于最大;导线连接无“丁”字形接线 ⑶电流表量程0.6A,电压表量程3V |
二.读取I、U数据 1.调节滑动变阻器的阻值,闭合电键,读取一组电流表和电压表的读数 2.改变滑动变阻器的阻值,闭合电键,读取电流表和电压表读数,共测8-10组 |
1.⑴滑动变阻器的阻值由大到小变化,使电路中电流从小到大平稳地改变,适时地读取I、U读数 ⑵电流表和电压表读数正确,有估读 ⑶必要时要及时改变电表量程 2.每次实验后,都要及时断开电源 |
三.拆除电路,仪器复原 |
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[注意事项]
2.根据闭合电路的欧姆定律,路端电压U=E-Ir.若测出两组(I、U)的值,写出电源电动势和内阻的表达式。
1.现在有一个干电池,要想测出其电动势和内电阻,你需要什么仪器,采用什么样的电路图,原理是什么?
2.过点作倾斜角为的直线与曲线交于点,
求的值及相应的的值。
1.分别在下列两种情况下,把参数方程化为普通方程:
(1)为参数,为常数;(2)为参数,为常数;
5.直线与圆相切,则_______________。
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