Question

【題目】要測量一個電源的電動勢和內(nèi)電阻，給定下列實驗器材:

A.待測電源 (電動勢約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

開關(guān)及導(dǎo)線

實驗要求電流表和電壓表的最大讀數(shù)都要超過量程的一半。

①若定值電阻選R1，畫出其實驗電路______。

②若定值電阻選R2，畫出實驗電路________。

③若選電阻R2設(shè)計電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，分別得到兩組電壓，電流對應(yīng)值U1、I1和U2、I2，則待測電源的電動勢E＝_____；內(nèi)阻r＝_______，由此計算出的電源內(nèi)阻相對真實值______(“偏大”、“偏小”、“不變”)

Answer 1

【答案】 偏小

【解析】

①因電源電動勢為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)，相當與將電壓表擴大量程，則其實驗電路為：

；

②若定值電阻選R2，則由于電壓表和電流表的量程都相對較小，可將R2與電源串聯(lián)，相當增加了電源內(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，電壓表測路端電壓，但由于電壓表的分流作用，使電流表的測量值小于真實值；實驗誤差是由于電壓表的分流造成的；當外電路短路時，電壓表不分流，故短路電流相同；而測量的電壓值要小于真實值；故作出測量值和真實值的圖象如圖所示；

由圖示可知，伏安法測電阻相對于電源來說采用電流表外接法，由于電壓表分流作用，電流表測量值偏小，當外電路短路時，電流測量值等于真實值，電源的U-I圖象如圖所示，由圖象可知，電動勢測量值小于真實值，電源內(nèi)阻測量值小于真實值。