测电源电动势和内阻实验的方法研究及误差分析
测量电源的电动势和内阻的方法及误差分析

测量电源的电动势和内阻的方法及误差分析介绍在电学中,我们经常需要测量电源的电动势和内阻。
电动势是指电源的电压,是电源对外提供电能的能力。
内阻是电源内部的电阻,是电器运行时电源内部阻碍电流流动的程度。
这两个参数对于了解电源的性能和正确使用电器都非常重要。
本文将介绍测量电动势和内阻的简单方法和常见误差。
测量电动势直流电源我们一般使用万用表来测量电源的电动势。
如果是直流电源,直接将电表的钳形口连接到电源的正负极即可。
在测量前,一定要先检查电源的电压范围,保证电表的量程足够。
如果电源的电动势很小,我们还可以使用放大器来放大信号。
交流电源如果是交流电源,我们一般需要使用交流电压表进行测量。
把表的两个钳形口分别接到电源上,就能得到电源的电动势。
测量内阻理论基础测量电源内部电阻的方法有很多,其中一种简单的方法是用电桥;而另一种更易于实现的方法是测量空载电压和负载电压差异。
这种方法的原理是基于欧姆定律和基尔霍夫电压定律。
下面我们就来介绍具体方法。
空载电压空载电压是指在电源未连接任何负载时电压大小,因此它等于电源的电动势。
我们可以通过万用表测量电源的空载电压。
满载电压当具有电阻的负载电路连接到电源时,相对于空载条件下的电源电动势,电源的电压会下降。
该电压被称为负载电压。
我们可以通过万用表测量电源在负载电路下的电压。
计算内阻假设电源的电动势为E,其内阻为r。
那么,当电源供电到电阻R上时,电路的总电流为I。
应用基尔霍夫电压定律可得:E = V_R + V_r其中,V_R = IR表示电流通过电阻能产生的电势降;V_r = Ir表示流经电源内阻的电流所导致的电压下降。
在测量内阻时,我们假设负载电流已知,从上述公式中可以得到内阻的表达式:r = (E - V_R) / I误差分析在使用上述方法测量电源内阻时,会有一些误差,主要表现为以下两个方面:1.测量误差测量误差来源于万用表的量程误差和内部电阻。
当对于小电流测量时,电表内部分压和电流表内部电阻的影响将非常明显。
测量电源电动势和内阻实验误差分析

“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析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,它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律。
几种测定方法的误差进行分析和比较如下: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>U2,I1<I2。
1解得:,由于电压表的分流作用,电流表的示数I不是流过电源的电流I0,有I<I0,那么测得的电动势E和内阻r与真实值比较是偏大还是偏小呢?设电压表的内阻为R V,用E0表示电动势的真实值,r0表示内阻的真实值,则方程应修正为:解得:,可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。
【分析方法2】图像法:以上是定量计算分析,还可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。
如图2所示,直线①是根据U、I的测量值所作出的U-I图线,由于I<I0,而且U越大,I和I之间的误差就越大,而电压表的示数U就是电源的路端电压的真实值U0,除了读数会有误差外,可以认为U=U0,经过修正后,直线②就是电源真实值反映的伏安特性曲线,由图线可以很直观的看出E<E0,r<r0。
【分析方法3】等效法:把电压表和电源等效为一新电源,如图1虚线框所示,这个等效电源的内阻r 为r0和R V的并联电阻,也就是测量值,即等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压,也就是测量值,即由以上分析还可以知道,要减小误差,所选择的电压表内阻应适当大些,使得。
【实验方法拓展】教科书上介绍了用电压表和电阻箱测电源电动势和内阻,电路如图3所示。
图3调节R,测出两组U、R的值,就能算出电动势和内阻,其测量的原理方程为:其中U是电压表示数,R是电阻箱示数。
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
本文介绍了测定电源电动势和内阻的几种方法,并对它们的误差进行了分析和比较。
第一种方法是电流表外接法,根据闭合电路欧姆定律,可以通过测量电压表和电流表的示数来计算电动势和内阻。
但由于电压表的分流作用,电流表的示数并不等于流过电源的电流,所以测得的电动势和内阻都会偏小。
第二种方法是图像法,利用电源的伏安特性曲线来定性分析。
通过绘制U-I图线,可以看出测得的电动势和内阻都偏小。
第三种方法是等效法,将电压表和电源等效为一新电源,并计算出等效电源的电动势和内阻。
同样可以得出测得的电动势和内阻都偏小的结论。
为了减小误差,可以选择内阻适当大一些的电压表,同时在实验中也可以采用电压表和电阻箱的组合来测量电源电动势和内阻。
文章中存在格式错误和明显有问题的段落,需要进行修改。
修改后的文章如下:
在电路中,电动势的测量值并不是电源的路端电压,而只是由电流表的分压得到的两端电压。
因此,最终测得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可以得到电动势的测量值等于真实值,但由于电源本身内阻较小,这种方法得到的内阻的测量值可能会有误。
因此,在实验中还是采用第一种实验方法较为可靠。
电源电动势和内阻的测量方法及误差分析

关于电源电动势与内阻的几种测量方法及误差分析黎城一中物理组一、伏安法选用一只电压表与一只电流表与滑动变阻器,测出两组U 、I 的值,就能算出电动势与内阻。
1 电流表外接法 1、1 原理如图1-1-1所示电路图,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就是电流表外接法。
处理数据可用计算法与图像法:(1)计算法:根据闭合电路欧姆定律Ir U E +=,有:测测r I U E 11+= 测测r I U E 22+=可得:122112I I U I U I E --=测 1221I I U U r --=测(2)图像法:用描点作图法作U-I 图像,如图1-1-2所示:图线与纵轴交点坐标为电动势E ,图线与横轴交点坐标为短路电流rEI =短,图线的斜率的大小表示电源内阻IUr ∆∆=。
1、2 系统误差分析由于电压表的分流作用,电流表的示数I 不就是流过电源的电流0I ,由电路图可知I <0I 。
【1】计算法:设电压表的内阻为V R ,用真E 表示电动势的真实值,真r 表示内阻的真实值,则方程应修正为:真真r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=,则有:r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=11真 r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22真 图1-1-2I 短图1-1-1解得:测真E R U U I I I U I U E V >----=21121221 , 测真r R U U I I U U r V>----=211221可见电动势与内阻的测量值都小于真实值。
【2】图像修正法:如图1-1-3所示,直线①就是根据U 、I 的测量值所作出的U -I 图线,由于I <I 0,而且U 越大,I 与I 0之间的误差就越大,即VV R UI =随着电压的减小而减小,而电压表的示数U 就就是电源 的路端电压的真实值U 0,除了读数会有误差外,可以 认为U =U 0,经过修正后,直线②就就是电源真实值的 U -I 图线,由图线可以很直观的瞧出: 真测E E <,真测r r <。
测量电源电动势和内阻实验数据处理与误差分析及典型例题

选修3-1“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,可以用一只电压表和一只电流表,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。
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。
一、【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,对外部电路电阻R来说却是内接法。
【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:U1>U2,I1<I2。
解得:,由于电压表的分流作用,电流表的示数I不是流过电源的电流I0,有I<I0,那么测得的电动势E和内阻r与真实值比较是偏大还是偏小呢?设电压表的内阻为R V,用E0表示电动势的真实值,r0表示内阻的真实值,则方程应修正为:解得:,可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。
...................以上是定量计算分析,还可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。
【分析方法2】图像法:根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为:E=U+Ir 式中的U 是路端电压, 通过电源的电流I实,测量值和真实值的比较误差来源:电压表分流作用I 实= I A + I V = (I A +VR U )I 实 - I A = I V = VR U (1)可见:U 越小,差值(I 实- I A )就越小。
短路时U=0时,差值(I实- I A )也为0。
电流表外接法实际的U-I 图线中短路电流相等。
U 越大,差值(I 实- I A )就越大,当U 相同时(不等于0),通过电源的电流I 实总在测量电流I A 的右边,这样电动势的测量值E测就会在电源电动势真实值E 真的下方,如图2所示。
关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析

关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析电源电动势和内阻是电源的两个重要参数,测量它们的准确性对于电源的性能评估和电路设计非常重要。
本文将介绍几种测量电源电动势和内阻的常用方法,并对其可能存在的误差进行分析。
一、电源电动势的测量方法1.直接测量法:直接连接一个高阻抗的电压表或电势计来测量电源的电动势。
这种方法简单直接,但在实际应用中存在一些误差。
首先,电源内部可能存在一些电流泄漏,这会导致测量值偏小。
其次,电表的内阻会影响电路的等效电路,如果电表内阻比电源的内阻大,则会导致电源电动势的测量值偏大。
另外,直接测量法还需要保证测量电阻的阻值尽可能大,以减小测量误差。
2.伏安法测量法:通过测量电源的开路电压和短路电流,并利用欧姆定律计算电源电动势。
这种方法的测量结果与直接测量法相比更准确,因为电源的内阻可以通过计算得到。
但仍然存在一些误差,比如电源在实际使用时可能存在的内阻变化,以及测量过程中可能引入的接触电阻。
3.电桥法:电桥法是一种精确测量电源电动势的方法。
它通过将电源与标准电阻组成一个电桥电路,调节电桥平衡使得电桥两侧电压为零,从而计算电源电动势。
电桥法的精度高,而且可以消除电表内阻对测量结果的影响。
但在实际应用中,电桥法要求使用高精度的标准电阻和电压表,且操作较为繁琐。
二、电源内阻的测量方法1.空载法:空载法是一种简单直接的测量电源内阻的方法。
它通过直接测量电源在空载状态下的开路电压和负载接入后的电压降,然后根据欧姆定律计算内阻。
但空载法只适用于内阻较小的电源,且测量结果容易受到电缆电阻和接触电阻的影响。
2.负载法:负载法是一种通过改变电源负载的方式测量内阻的方法。
它通过在电源输出端接入不同负载,并测量不同负载下的电压和电流,然后应用欧姆定律计算内阻。
负载法的准确性更高,能够排除空载法中存在的接触电阻和线路电阻的误差。
但负载法在实际应用中需要注意负载的选择,避免电源过载或短路。
三、误差分析在电源电动势和内阻的测量中,存在一些常见的误差源1.电表误差:电表本身的精度和内阻会对测量结果产生影响。
测量电源电动势和内阻实验误差分析

“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析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,它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律。
几种测定方法的误差进行分析和比较如下: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>U2,I1<I2。
1解得:,由于电压表的分流作用,电流表的示数I不是流过电源的电流I0,有I<I0,那么测得的电动势E和内阻r与真实值比较是偏大还是偏小呢设电压表的内阻为R V,用E0表示电动势的真实值,r0表示内阻的真实值,则方程应修正为:解得:,可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。
【分析方法2】图像法:以上是定量计算分析,还可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。
如图2所示,直线①是根据U、I的测量值所作出的U-I图线,由于I<I0,而且U越大,I和I之间的误差就越大,而电压表的示数U就是电源的路端电压的真实值U0,除了读数会有误差外,可以认为U=U0,经过修正后,直线②就是电源真实值反映的伏安特性曲线,由图线可以很直观的看出E<E0,r<r0。
【分析方法3】等效法:把电压表和电源等效为一新电源,如图1虚线框所示,这个等效电源的内阻r 为r0和R V的并联电阻,也就是测量值,即等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压,也就是测量值,即由以上分析还可以知道,要减小误差,所选择的电压表内阻应适当大些,使得。
【实验方法拓展】教科书上介绍了用电压表和电阻箱测电源电动势和内阻,电路如图3所示。
图3调节R,测出两组U、R的值,就能算出电动势和内阻,其测量的原理方程为:其中U是电压表示数,R是电阻箱示数。
测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析

测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析测量电池的电动势和内阻是非常重要的实验,可以帮助我们了解电池的性能和质量。
下面是几种常用的测量方法和其误差分析:一、电动势的测量方法:1.伏安法测量:通过测量电池开路电势和闭合电路后的电流,可以计算出电池的电动势。
这种方法的误差主要来自于电流表和电压表的精度,以及导线的电阻。
为了减小误差,可以使用高精度的测量仪器,并使用低电阻的导线。
2.维尔斯通桥法测量:通过将电池与一个可变电阻和标准电阻组成的维尔斯通桥相连接,调节电阻使两个终端的电压为零,此时电阻的比值等于电池的电动势的比值。
这种方法的误差主要来自于电阻的测量精度。
3.伏安特性曲线法测量:通过测量电池在不同负载下的电流和电压,可以绘制出伏安特性曲线,从曲线中可以读取电池的电动势。
这种方法的误差主要来自于电流表和电压表的精度。
二、内阻的测量方法:1. 电池负载法测量:通过将一个已知电阻连接到电池的输出端,测量电池的开路电压和负载电压,可以由Ohm定律得到电池的内阻。
这种方法的误差主要来自于电阻的测量精度。
2.交流法测量:通过在电池上施加一个交流信号,测量电池输出端的电压和电流的相位差,可以计算出电池的内阻。
这种方法的误差主要来自于交流信号源的稳定性和测量仪器的精度。
误差分析:1.电池的寿命:电池寿命的变化可能导致电动势的变化。
正常情况下,电池的电动势会随着使用时间而降低,因此在测试电动势时应使用新鲜电池。
2.测量仪器的精度:使用较低精度的测量仪器可能导致测量误差,因此在实验中应使用精度较高的电流表、电压表和电阻表。
3.温度效应:温度的变化可能会影响电池的电动势和内阻。
因此,在测量过程中,应注意控制温度的变化,并在实验室中保持稳定的温度。
4.测量环境:测量环境中的其他电磁干扰可能会对测量结果产生影响。
因此,在实验中应尽量减小电源和其他电器设备的干扰,并在静音的实验室中进行测量。
总结:测量电池的电动势和内阻是一项复杂的实验,需要注意许多因素来减小误差。
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测电源电动势和内阻实验的方法研究及误差分析摘要:本文就测电源电动势和内阻实验做进一步研究,从三个不同的角度分析伏安法测量带来的误差,并结合新教材对该实验的多种方法进行归纳和总结,最后还简单介绍了精确测量电源电动势的仪器——电位差计的工作原理。
关键词:测电源电动势和内阻实验 误差分析 方法总结电学实验向来是高考实验题的首选素材,其重要性可见一斑。
其中测定电源电动势和内阻是高中物理学生分组实验中的重要实验之一。
通过该实验,学生可以体会闭合电路欧姆定律的实际应用,学习应用图象处理数据的技巧,还能提高实验操作技能,但我们似乎不应该满足于这最基本的收获。
如果再做进一步的研究,你就会发现,课本上的这个实验本身存在着无法消除的系统误差,那么弄清楚误差是怎样产生的,并且具体算出误差的大小对精确测量是至关重要的。
此外,我们还注意到人教版的新教材就该实验提供了更多的方法,使该实验更为灵活、创新,为学生开拓了更广的思路。
下面我们就对这一实验做进一步的挖掘,先弄请其误差的来源及其大小,再结合新教材探寻不同于以往的新的实验方法。
一、 伏安法(U-I 法)1、方法介绍这是人教版的老教材提供的常规方法(如图1),由E=U+Ir ,如果能测出U ,I 的两组数据,就可由两个关于E ,r 的方程解出E ,r 。
基本实验器材:电压表,电流表,可变电阻。
在本实验的数据处理过程中通常采用两种方法。
(1)公式法:为了减小偶然误差,可采用多次测量求平均值的方法。
(2)图象法以I 为横坐标,U 为纵坐标,用测出的几组U,I 值画U-I 图象(如图2)。
由闭合电路欧姆定律E=U+Ir ,可知U 为I 的一次函数,图象应是一直线。
当I=0,属于断路情况,此时U=E ;当U=0,属于短路情况,此时I=I 短=E/r ,由此可知r=E/I 短。
2、误差分析在用伏安法测电源电动势和内阻的实验中,由于电压表和电流表的接入会带来一定的实验误差。
那么到底是电流表的内接(图3)还是外接(图4)误差更小一些呢。
下面我们尝试从三个不同的角度来分析比较这两种接法所带来的误差。
r I U E 12+=r I U E 11+=211221I I U I U I E --=2112I I U U r --=短图2(1)公式法:在通常较为粗略的数据处理时,就把电流表的示数I 作为通过电源的总电流,把电压表的示数U 作为电路的路端电压,求得的结果我们暂且称之为测量值E 测和r 测。
如果考虑到电表对电路的影响,则电表的读数就不再准确。
下面我们分别就电流表的内接和外接两种情况来讨论一下E ,r 的真实值与测量值间的差别 ①电流表内接(如图3,设电压表内阻R v )由于电压表的分流I v ,使电流表的测量值I 小于流过电源的电流I 真,即有I 真=I+I v ,而I v =U/R v ,修正后有②电流表外接(如图4,设电流表内阻R A )由于电流表的分压 U A ,使电压表的测量值U 小于路端电压U 真,既有U 真=U+ U A ,而U A =IR A ,修正后有(2)图象法:作U-I 图象①电流表内接电压表的测量值,即为准确的路端电压,但电流表的测量值I 小于总电流I 真,有I 真=I +I V ,又∵I v =U/R v ,∴U 越大,I V 越大,I 真与I 的偏差越大。
只有在短路时,U=0,I V =0,才有I 真=I=I 短。
如图5所示,实测的图线用实线表示,经过I V 修正后的真实图线用虚线表示。
经过比较可得:测测r I U E 12+=测测r I U E 11+=211221I I U I U I E --=测2112I I U U r --=测真真r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=222真真r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=111测真E R U U I I U I U I E V>----=12211221测真r R U U I I U U r V>----=122112真真r I R I U E A 111++=测真E I I U I U IE =--=211221真真r I R I U E A 222++=测真r R I I U U r A <---=2112图6 12E 短图5②电流表外接电流表的测量值,即为准确的总电流,但电压表的测量值U 小于路端电压U 真,有U 真=U+U A ,又∵U A =IR A ,∴I 越大,U A 越大,U 真与U 的偏差越大。
只有在断路时,I=0,U A =0,才有U 真=U=E 。
如图6所示,实测的图线用实线表示,经过U A 修正后的真实图线用虚线表示。
经过比较可得:(3)等效电压源法一个电源如果不计内阻或内阻为零,则它为一理想电压源。
实际的电压源都有一定的内阻r ,故一个实际电压源可以用理想电压源与电阻r 串联来表示。
等效电压源定理(戴维南定理)内容是:任何一个有源二端网络可以等效为一个电压源,等效电压源的电动势等于该网络的开路电压,内阻等于从网络两端看除去电源电动势以外网络的总电阻。
如图7,等效电压源的电动势等于a 、b 两点开路时的端电压,等效内阻等于有源网络中除去电源电动势的总电阻。
接下来我们就用等效电压源法来分析伏安法测电源电动势和内阻实验的误差。
①电流表内接(如图3,设电压表内阻R v ,待测电源E 和r )将电压表R V 和电源看成是一个电压源,等效电压源的电动势E ’为将可变电组R 两端开路时的端电压U ,即等效电压源内阻r ’为R V 与r 的并联,即在等效电压源的电路中,电流表测的就是总电流,电压表测的就是路端电压,由E=U+Ir 求得的E 测,r 测,便是此等效电压源的E ’,r ’由于一般电压表R V >>r ,∴E 测≈E ,r 测≈r 误差较小,一般采用这种接法测电动势和内阻。
②电流表外接(如图4,设电流表内阻R A ,待测电源E 和r )将电流表R A 和电源看成是一个电压源,等效电压源的电动势E ’为将可变电阻R 两端开路时的端电压U ,即E U E ==’,等效电压源的内阻r ’为R A 与r 的串联,即r R r A +=’同理 真测E E <⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=<短真测I E r r r 真测E E =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=>短真测I E r r r图7 E rR R U E V V ⋅+==’r RR R r V V ⋅+=’ER r E E r R R E E V V V <+=⋅+==1’测rR r r r R R R r r V V V <+=⋅+==1’测rr R r r A >+==’测EE E =='测由于一般电源的内阻和电流表的内阻相差不多,采用这种方法时,使内阻的测量误差非常大。
除了伏安法外,新教材还介绍了伏欧法和欧安法。
二、伏欧法(U-R 法) 1、方法介绍:如果能得到U ,R 的两组数据,同样能求得E 和r 。
实验器材:电压表,变阻箱,如图8。
(1)公式法(2)图象法由I=U/R 把变量R 转换成I ,通过U-I 图象求E 和r 。
2、误差分析:由于实验中电压表电阻R V 的存在,具有分流的作用,I 真=U/R +I V ,类似于伏安法电流表内接情况的误差分析。
三、欧安法(R=I 法)1、方法介绍:E=U+Ir=IR+Ir如果能得到I ,R 的两组数据,也能求得E 和r 。
实验器材:电流表,变阻箱,如图9。
(1)公式法(2)图象法由U=IR 把变量R 转换成U ,通过U-I 图象求E 和r 。
2、误差分析:由于实验中电流表电阻R A 的存在,具有分压的作用,U 真=IR+U A ,类似于伏安法电流表外接情况的误差分析。
四、补偿法以上讨论的三种方法,都存在着系统误差,虽然通过前面的误差分析我们可以算到准确r RU U Ir U E +=+=r R U U E 222+=r R U U E 111+=()12212112R U R U U U R R E --=()12212112R UR U R R U U r --=()212112I II I R R E --=211122I I R I R I r --=r I R I E 111+=r I R I E 222+=的结果,但毕竟不方便。
我们希望能寻求更简便,更准确的实验方法或实验仪器来测量电源电动势。
要想准确的测一个电源的电动势,必须在没有任何电流通过该电源的情况下测定它的路端电压,解决这个问题的办法就是利用补偿法。
原则上可以采用图10所示的电路,其中E x 是待测电源,E 0是可以调节电动势大小的电源,两个电源通过检流计G 反接在一起。
当调节电动势E 0的大小,使检流计的指针不偏转(既电路中没有电流)时,两个电源的电动势大小相等,互相补偿,即E x =E 0,这时电路达到平衡。
为了得到准确、稳定、便于调节的E 0,实际中采用如图11所示的电路代替上面的电路。
在这个电路里,供电电源E ,制流电阻R(调节R 可以改变供电电源的输出电流)和滑线电阻AB 所组成的回路,叫做辅助回路,它实质上是一个分压器,电流流过滑线电阻时,电势从A 到B 逐点下降,在A 、B 间拨动滑动接触头C ,就可以改变A 、C 段电阻两端的电压U AC 。
标准电源Es 、待测电源Ex 与检流计所组成的支路叫补偿回路。
测量时,把开关拨到位置“1”,滑动C 使检流计指零,则E s =U AC =IR AC ,再将开关拨到位置“2”,滑动C 使检流计再指零,则s ACAC AC AC x E R R IR U E ⋅==='''。
只要能读出两次AC 间的电阻,即可求得Ex 。
这便是电位差计(可用来准确测量电源电动势的仪器)的工作原理。
[参考文献][1]《普通高中课程课程标准实验教科书 物理 选修3-1》 人民教育出版社 2007年7月 [2]《电磁学》 赵凯华 陈熙谋 高等教育出版社 [3]《电工学》秦光戎 北京师范大学出版社[4] 李琪宏 “等效电压源法分析负载的最大功率”, 中学物理教学参考,第35卷第6期,2006年B 图11。