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1、實(shí)驗(yàn)《測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》誤差分析
摘 要: 本文通過(guò)計(jì)算法、圖像法、等效法三種方法,分別分析了采用伏安法測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的兩種實(shí)驗(yàn)方案的系統(tǒng)誤差情況,從而確定實(shí)際教學(xué)中采用哪種方法進(jìn)行測(cè)定。
關(guān)鍵詞: 伏安法 系統(tǒng)誤差 修正讀數(shù)
測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,這個(gè)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)在普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)物理選修3-1電學(xué)實(shí)驗(yàn)部分,它使用一只電壓表、一只電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器,采用伏安法測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
采用伏安法測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻有電流表的內(nèi)接和外接兩種接法,因此,實(shí)驗(yàn)時(shí)就有兩種實(shí)驗(yàn)方案,由于我們使用的電表都不是理想電表,因此這兩種方案均存在
2、一定的系統(tǒng)誤差,但是誤差的大小不一樣。下面就這兩種測(cè)定方法的誤差進(jìn)行分析和比較,最終確定用哪種更好。
一、測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的兩種方案
二、誤差分析
1.計(jì)算法
①電流表外接法(誤差來(lái)源于電壓表的分流)
②電流表內(nèi)接法(誤差來(lái)源于電流表的分壓)
電流表的讀數(shù)為真實(shí)流過(guò)電源內(nèi)部的電流,電壓表的讀數(shù)作為路端電壓值,需要修正。
2.圖像法
①電流表外接法(利用電源的伏安特性曲線定性分析)
②電流表內(nèi)接法
電流表的讀數(shù)是流過(guò)電源內(nèi)部電流的真實(shí)值,而電壓表的讀數(shù)作為真實(shí)的路端電壓值,有
3、誤差。
3.等效法
①電流表外接法(把電壓表和電源并聯(lián)后等效為一新電源)
如圖1虛線框所示,這個(gè)等效電源的內(nèi)阻為電壓表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻的并聯(lián)電阻,也就是測(cè)量值,見(jiàn)②式。
等效電源的電動(dòng)勢(shì)為電壓表和電源組成回路的路端電壓,即電壓表兩端的電壓,也就是測(cè)量值,見(jiàn)③式。
②電流表內(nèi)接法(把電流表和電源串聯(lián)后等效為一新電源)
如圖2虛線框所示,這個(gè)等效電源的內(nèi)阻為電流表和電源內(nèi)阻串聯(lián)總電阻,也就是測(cè)量值,見(jiàn)⑤式。
等效電源的電動(dòng)勢(shì)為電流表和電源串聯(lián)后的路端電壓,仍為電源的路端電壓,也就是測(cè)量值,見(jiàn)④式。
應(yīng)用三種方法均可以分析出誤差情況,計(jì)算法雖然麻煩,但可以反映出問(wèn)題的本質(zhì)。圖像法形象直觀,便于記憶,等效法有助于理解實(shí)質(zhì),每種方法各有千秋,具體應(yīng)用哪種方法分析,根據(jù)個(gè)人的情況而定。
參考文獻(xiàn):
[1]物理實(shí)驗(yàn)論.廣西教育出版社:175.
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