電學實驗《測定電源的電動勢和內(nèi)阻》的誤差分析

電學實驗《測定電源的電動勢和內(nèi)阻》的誤差分析 王文亮 廣州卓越教育培訓中心 高中物理電學實驗《測定電源的電動勢和內(nèi)阻》的誤差分析，常用到圖象法和等效電源的方法，學生不容易理解，是教學中的一個難點。本文用簡單的數(shù)學推導，找到電壓表的讀數(shù)與電流表的讀數(shù)之間的關系，讓學生比較容易理解用圖象法和等效電源的方法對電源電動勢和內(nèi)阻的誤差分析。 1.實驗電路圖 2.實驗原理 甲圖中，設電壓表的內(nèi)阻為,讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，由閉合電路歐姆定律，,可得,畫出U-I圖象，如圖1所示，得到的是一條一次函數(shù)曲線①，縱軸上的截距,橫軸上的截距;如果電壓表是理想電表，，，對應的是曲線②，兩曲線在橫軸上截距相等。 U U ② ④ ③ ① I I 0 0 圖1 圖2 乙圖中，設電流表的內(nèi)阻為,讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，由閉合電路歐姆定律，,可得,畫出U-I圖象，如圖2所示，得到的是一條一次函數(shù)曲線③，縱軸上的截距,橫軸上的截距,如果電流表是理想電表，，，對應的是曲線④，兩曲線在縱軸上截距相等。 3.數(shù)據(jù)處理與誤差分析 實驗數(shù)據(jù)處理時利用閉合電路路端電壓與電源中電流的U-I圖象來測定電源的電動勢和內(nèi)阻，電動勢的測量值等于圖象縱軸上的截距，內(nèi)阻等于圖線斜率的絕對值。 選用實驗電路甲做實驗，測得準路端電壓而測不準電源中的電流（由于電壓表的分流作用），電源電動勢的測量值＜，電源內(nèi)阻的測量值＜，兩項測量值系統(tǒng)誤差都偏小，由于》r，兩項測量值系統(tǒng)誤差都很小，所以一般選用電路甲做實驗。 選用實驗電路乙做實驗，測得準電源中的電流而測不準路端電壓（由于電流表的分壓作用），電源電動勢的測量值，電動勢測量值沒有系統(tǒng)誤差，電源內(nèi)阻的測量值＞，內(nèi)阻測量值系統(tǒng)誤差偏大，而且誤差較大不能忽略，所以一般不選用電路乙做實驗，除非電流表內(nèi)阻已知。 2014-12-16（可以修改） 姓名：王文亮 電話：18826120638 電郵：bj_2008p@ 地址：廣東省廣州市白云區(qū)廣州道北同泰路云祥路176號卓越高四學校 郵編：510515