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测干电池内阻和电动势

高中电学实验就是四个主要实验。上一篇讲了其中的两个,《测绘小灯炮的伏安特性曲线》和《测定金属丝的电阻率(电阻)》这两个实验其实就是部分电路的欧姆定律的应用。今天再讲一个《测干电池的内阻和电动势》。这个实验也很重要,考查方法也很灵活,但其核心考点就是闭合电路中的欧姆定律。剩下一个就是《练习使用多用电表》多用电表就是电压电流表的改装,再加一个欧姆表,欧姆表其实又是闭合电路中欧姆定律的应用了。于是四个实验,我用两篇文章就可以把知识点过完,再加点补充。应对全国卷的高考也是没有太大问题的,为了验证我讲的东西是不是真正有用,刚才特意把近10年的高考题做了一次。确实是行之有效,好!
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好了,言归正传。首先大家翻开人教版3-1的第70页(不翻也没有关系),你就会发现书本上介绍了三个电路图,三个电路图其实就是三种方案。我这里再补充一种。就是我列表中的第二个图。看上去和第一个图类似,认真分析一下,他们的主要区别是第一个图的电压表读书包括了电流表的电压,而第二个图的电压表读书是不包括电流表的电压的。我这样说是希望大家可以和前面的电流表内/外接区分开来。因为这个实验的误差分析也很重要的,不要把我们之前电流表内/外接的结论用到这里来。
教材为什么没有第二个图的介绍呢?这是因为我们中学物理实验室中的电流表和电压表的内阻是不知道它们具体的阻值的。这种情况下如果用第二个电路图来做实验,测出电池的内阻实际是电池和内阻和电表表内阻之和,那么误差将会非常的大。在什么情况下用?如若知道电流表的内阻就可以用了。你见到题目中如果电流表的内阻是为多少还是约为多少。此处有蹊跷为多少就是明确的,约为多少就是不明确的。如果是为多少,计算出结论后,大多数情况下都会问你经修正后,电源的内阻是多少?
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现在以第一个和第二个图为例介绍一下数据处理方法:第三和第四张图的处理方法参考前面两张图。
一、 通常有两种方法:
1.其一代数法,通过列方程求解,再取平均值;
2.其二图象法,做出函数图象,根据截距、斜率等求物理量。
二.具体做法:
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两种数据处理方法各有优点,有时候,只给出了两组数据,那就用代数法。如果有多组数据,一般都要用函数图像法。
三.误差分析:
以第一张图来分析一下:结合上面的U-I图像。当图像中的I为零的时候,我们认为E=U+Ir,但其实电压表就算电阻再大也是有微小的电流通过的。故实际的E比此时电压表的示数要大,于是有测量值小于真实值。而当图像中的U为零的时候,电流I就真是的短路电流。图像中的斜率的绝对值的实际值是比图像中的要大。故内阻的测量值比真实值小。同样的方法也可以分析第二张图的误差情况。
我有一个不科学的口诀,说出来怕大家骂。如果电压表的读数是路端总电压,那就两个测量值都小。如果电压表的读数不是路端的总电压,那就测量的电动势是真的,测量的内阻偏大。(你是先见到电压表还是电流表?先见到电压表就两个都偏小。)这个结论对第三、第四张图同样成立。

例题1:在做“测定电池的电动势和内阻”的实验时,备有下列器材可供选用:
A.干电池一节(电动势约1.5 V)
B.直流电流表(量程为0~0.6~3 A,0.6 A挡内阻为0.10 Ω,3 A挡内阻为0.025 Ω)
C.直流电压表(量程为0~3~15 V,3 V挡内阻为5 kΩ,15 V挡内阻为25 kΩ)
D.滑动变阻器(阻值范围0~15 Ω,允许最大电流1 A)
E.滑动变阻器(阻值范围0~1 000 Ω,允许最大电流0.5 A)
F.开关
G.导线若干
H.电池夹
(1)将选定的器材按本实验要求的电路(系统误差较小),在图所示的实物图上连线.
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麻辣高中物理 黄老师

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