Question

【題目】要測(cè)量一個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，給定下列實(shí)驗(yàn)器材:

A.待測(cè)電源 (電動(dòng)勢(shì)約8V，內(nèi)阻約2Ω)

B.電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω)

C.電壓表V(量程3V，內(nèi)阻為2kΩ)

D.滑動(dòng)變阻器R(阻值范圍0-20Ω)

E.定值電阻R1＝4kΩ

F.定值電阻R2=20Ω

開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線(xiàn)

實(shí)驗(yàn)要求電流表和電壓表的最大讀數(shù)都要超過(guò)量程的一半。

①若定值電阻選R1，畫(huà)出其實(shí)驗(yàn)電路______。

②若定值電阻選R2，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路________。

③若選電阻R2設(shè)計(jì)電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，分別得到兩組電壓，電流對(duì)應(yīng)值U1、I1和U2、I2，則待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E＝_____；內(nèi)阻r＝_______，由此計(jì)算出的電源內(nèi)阻相對(duì)真實(shí)值______(“偏大”、“偏小”、“不變”)

Answer 1

【答案】 偏小

【解析】

①因電源電動(dòng)勢(shì)為8V，而電壓表量程為3V，若定值電阻選R1，則需將定值電阻與電壓表串聯(lián)，相當(dāng)與將電壓表擴(kuò)大量程，則其實(shí)驗(yàn)電路為：

；

②若定值電阻選R2，則由于電壓表和電流表的量程都相對(duì)較小，可將R2與電源串聯(lián)，相當(dāng)增加了電源內(nèi)阻值，電路如圖；

；

③由閉合電路的歐姆定律：U1=E-I1(R2+r)；U2=E-I2(R2+r)；

聯(lián)立解得：；；

由電路圖可得，電壓表測(cè)路端電壓，但由于電壓表的分流作用，使電流表的測(cè)量值小于真實(shí)值；實(shí)驗(yàn)誤差是由于電壓表的分流造成的；當(dāng)外電路短路時(shí)，電壓表不分流，故短路電流相同；而測(cè)量的電壓值要小于真實(shí)值；故作出測(cè)量值和真實(shí)值的圖象如圖所示；

由圖示可知，伏安法測(cè)電阻相對(duì)于電源來(lái)說(shuō)采用電流表外接法，由于電壓表分流作用，電流表測(cè)量值偏小，當(dāng)外電路短路時(shí)，電流測(cè)量值等于真實(shí)值，電源的U-I圖象如圖所示，由圖象可知，電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值小于真實(shí)值，電源內(nèi)阻測(cè)量值小于真實(shí)值。