测量电源电动势和内阻实验误差分析　

测量电源电动势和内阻实验误差分析　 新课标中“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析与比较 在中学物理实验室里，测定电源电动势和内阻的方法有多种，可以用一只电压和一只电流表，也可以用一只电流表和一只电阻箱，或者用一只电压表和一只电阻箱，它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律。这在《普通高中课程实验教科书物理》(选修3-1)中都提到。但由于电表有内阻，以上方法都存在一定的系统误差，但是误差的情况不一样，下面就这几种测定方法的误差进行分析和比较。 1(电流表外接法 这是课本上的学生实验电路图，只要测出两组U、I的值，就能算出电动势和内阻。对电路的接法可以这样理解:因为要测电源的内阻，所以对电源来说用的是电流表外接法。 图1 【分析方法1】计算法: 根据闭合电路欧姆定律，其测量的原理方程为: 其中U、I分别是电压表和电流表的示数，通过调节滑动变阻器，改变路端电压和电流，这样就得到多组数据，每两组数据就可以求出电动势和内阻。设某两组U、I的值的大小关系为:U>U，IU，Ir。 00 【分析方法3】等效法: 把电流表和电源等效为一新电源，如图4虚线框所示，这个等效电源的内阻r为r和0R的串联总电阻，也就是测量值，即 A 等效电源的电动势为电流表和电源串联后的路端电压，也就是测量值，即 由以上分析还可以知道，要减小误差，电流表的内阻需很小，使得，这个要求在实验室测定干电池的内阻时是很难满足的。 【实验方法拓展】 教科书上介绍了用电流表和电阻箱测电源电动势和内阻，电路如图6所示。 调节R，测出两组I、R的值，就能算出电动势和内阻，其测量的原理方程为: 其中I是电流表示数，R是电阻箱示数。这种方法产生的系统误差和图4是一样的，因 就相当于图4中的电压表所测的变阻器两端的电压，误差产生的原因还是为上式中的U 由于电流表的分压，的值并不是电源的路端电压，而只是两端的电压。所以最终测得R 的电动势的测量值等于真实值，而内阻的测量值大于真实值。 虽然第二种实验方法电动势的测量值等于真实值，但由于电源本身内阻较小，而这种方法得到的内阻的测量值，实验相对误差很大，所以综合考虑，还是采用第一种实验方法较好。