好好学习,天天向上,物理好资源网(原物理ok网)欢迎您!
当前位置: > > 教育资讯 > 内容页

高中物理电学实验:电源电动势和内阻测量误差全解析

2026-05-22 17:55:43教育资讯0

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中电学实验里,电源的电动势、内阻测量实验是极为重要的一个,它被考察的频率相当高。在这个实验情形下,有个常常容易考查到、同时也是难点的地方,那就是针对电源电动势以及内阻测量结果的误差进行分析。众多同学都没能完全搞清楚,处于一种模模糊糊的状态。今天我们要一次性把它剖析明白,涵盖测量误差出现的源头以及误差的具体分析部分,并且是在这个电源的电动势、内阻测量实验这个范畴内。HNY物理好资源网(原物理ok网)

有一种实验电路是常见于电源的电动势以及内阻的测量实验之中的,还有一种同样常见于该测量实验里,呈现情况如图所示:HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

在正式针对实验测量结果的误差展开分析之前,我们先来进行一项铺垫工作,具体而言,就是我们得搞清楚这两个电路的误差究竟源自何处。HNY物理好资源网(原物理ok网)

甲图电路之中,电压表所测量的电压的确为电路的外电压,也即路端电压,电流表示波器测量得出的电流比电路干路里的电流小,其缘由是电压表并非理想电压表,而是电压表产生了分流现象,实际的电路干路中的电压等同于电流表的读数加上电压表分走的电流量,换句话说此刻电流表测量所获电流小于电路干路电流的真实数值,正是由于这一原因,才致使我们最终在实验里得到的电动势以及内阻存在误差。HNY物理好资源网(原物理ok网)

乙图的电路里,电流表所测量出的电流,的确是电路干路当中的那个电流,然而,电压表所测量的电压,要比电路的外电压小,缘由是电流表并非理想电流表,电流表存在分压情况,真实的电路外电压,等于电压表的读数加上电流表分走的电压,意思就是说,电压表测量的电压要比电路外电压的真实数值小,正是基于这个原因,才致使我们最终实验得出的电动势以及内电阻存在误差。HNY物理好资源网(原物理ok网)

下面我们从三种方式来分析电动势及内阻的误差。HNY物理好资源网(原物理ok网)

方式一:公式法HNY物理好资源网(原物理ok网)

在依据闭合电路欧姆定律的情形下,我们能够去测量两组电压以及电流所对应的值,这两组值分别是(U1,I1),(U2,I3)高中物理电学实验报告,随后我们将这两组值代入到闭合电路欧姆定律里,也就是E = U + Ir ,进行化简操作之后我们能够得出:HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

对于甲图所示的电路而言,电压表的读数即为该电路的外电压,然而电流表的读数相比电路中的实际电流要小,电路当中的实际电流应当是,I真等于I加上U除以Rv,我们将电流修正之后代入上面有关电动势以及内阻的式子,就可以得出:HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

上面式子中,我们能够看到,修正之后的电动势,其值比原来的电动势为大,并且修正后的内阻,同样比原来的内阻大,这意味着,我们依据甲图进行测量所获取的电源电动势,其数值偏小,而且内阻数值,也是偏小的。HNY物理好资源网(原物理ok网)

对于乙图而言,电流表所呈现的读数乃是电路干路之中的电流,然而电压表的读数会比电路的外电压小,究其缘由是电流表存在分压,电路的外电压的实际真实值应当是,U真等于U加上IRA,把这实际真实电压代入上面关于电动势与内阻的式子,能够得出:HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

从上面式子能看到,修正后的结果呈现出,电源的电动势处于不变状态,电源的内阻有变小情况,所以,依照乙图测量得出的电源电动势不存在误差,电源的内阻是偏大的。HNY物理好资源网(原物理ok网)

刚刚所呈现的,乃是运用公式法去展开推导以及分析的进程,诸位或许会认为略微存有一些繁琐,接下来,我们紧随着运用另外的两种方式去针对实验结果予以分析。HNY物理好资源网(原物理ok网)

方式二:图像法HNY物理好资源网(原物理ok网)

就甲图而言,依据先前的剖析,电压表的示数便是电路的外电压,电流表的示数小于电路里实际的电流,所以,我们于图像纵轴上选取三个点U0,2U0,3U0,与之对应的电流的实际值应当大于电流表的示数,所以,这整个三个电压对应的点,应当水平向右移动些许,如此便能够得到图中的虚线,虚线即为修正后的电压与电流的关系。HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

根据U - I图像的纵截图,结合斜率所具有的物理意义,纵截距的数值等同于电源的电动势,斜率的绝对值等同于内阻,由此可知,E测出现了偏小的情况,电阻r同样偏小了。HNY物理好资源网(原物理ok网)

对于乙图而言,电流表的读数乃是电路里的真实电流,然而电压表的读数小于电路的外电压,此次我们于横轴之上选取三个点,分别是I0,2I0,3I0,这三个点所对应的电压值均比测量值大,所以,这三个电流所对应的三个点整体要向上移动一些,如此便能得到图中的虚线钓鱼网,虚线即为修正后电压与电流的关系。HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

依据U - I图像的纵截图看去,考虑斜率的物理意义,纵截距的数值等同于电源的电动势,斜率的绝对值等同于内阻,可以看出,E测等于真实值,电源的电动势测量不存在误差,然而电阻r数值变大了。HNY物理好资源网(原物理ok网)

方式三:等效电源法HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

就甲图而言,能够将电压表内化为电源之中,进而组成新的那种电源,呈现形式如图所示!HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

当电源处于断路状态时,电路之中的路端电压便等同于电源的电动势,换而言之,我们存在这样的情况:HNY物理好资源网(原物理ok网)

同样内阻的测量值为:HNY物理好资源网(原物理ok网)

从上面式子能够瞧见,当我们将电压表当作电源的范畴予以内化之时,新电源的电动势因电压表并入其中,致使电动势变小,内阻同样是变小了。所以,依据甲图所测量得出的结果,电源的电动势以及内阻均要比真实值小。HNY物理好资源网(原物理ok网)

乙图的情况下,我们能够将电流表内化为电源之中,进而形成全新的电源,就如同此图所示。HNY物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电学实验报告HNY物理好资源网(原物理ok网)

处于电源断路状况时,电源的路端电压等同于电源的电动势,也就是 E 测等于 E 真,然而内阻 r 真加上 Ra 大于 r 真,意思是当把电流表内化为电源的一部分之际,电源的内阻增大了,所以,所测量的内阻变大了,并且电动势保持不变。HNY物理好资源网(原物理ok网)

所以,通过以上三种方式的分析可知:HNY物理好资源网(原物理ok网)

当电源当中的内阻r远远小于Rv之际,选用甲这幅图,实验得出得误差将会略微小一些高中物理电学实验报告,可是实验最终所呈现的结果是E测。HNY物理好资源网(原物理ok网)

在电源内阻r远远大于RA这种情况下,选用乙图,实验结果会小一点,而言,试验出来的结果是E测=E真,但呢,r测大于r真。HNY物理好资源网(原物理ok网)

若我们已经知道电压表的内阻,选用甲图进行操作,便能够直接计算出电压表分流Iv,如此一来,实验结果就不会存在这种系统误差了。HNY物理好资源网(原物理ok网)

倘若我们已经知晓电流表的内阻,将其选用乙图,能够直接把电流表分压UA求出来,那么实验结果就不会存在这样的系统误差。HNY物理好资源网(原物理ok网)