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四川成人高考高起本考试中,物理实验-用伏安法测定电池的电动势和内阻等学习内容包括:实验器材、实验原理、实验器材、实验步骤和注意事项,共五部分的知识点。具体如下:
[实验目的]利用电压表和电流表测定电池的电动势和内阻。
[实验原理]根据闭合电路的欧姆定律,当外电路的电阻R改变时,电路中的电流I和路端电压U也将随之而改变。因此,只需改变R的阻值,测出两组I和U的数值,代入下列方程组:
E=I₁(R₁+r) =U₁+I₁r
E=I₂(R₂+r)=U₂+I₂r
就可以求出电源的电动势E和内阻r,这种方法虽然相当简单,但是由于所有电流表和电压表的精度较差,因此误差可能相当大。为了尽量减小误差,可以多测几组I和U的数值,并用图象法求得E和r的值。
[实验器材]电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干、坐标纸。
[实验步骤]
1.按图6.1-14所示接好电路,这样的电路称为电流表内接电路或电压表外接电路。
2.将滑动变阻器的滑动触头P置于阻值最大的位置(A点),接通电源,分别记录电流表和电压表的读数I₁和U₁。
3.依次减小R的值,共计8次,每次记录相应的I和U值。
4.在坐标纸上,用横轴表示电路中的电流I,纵轴表示路端电压U,选取适当的比例,描出记录下的各组数据所对应的点;并将这些点连成一条直线,使尽可能多的点位于直线上,并使直线两侧的点尽可能对称,如图6.1-15所示。从图上可以看出,直线与纵轴的交点表示断路时的端电压U=E,而与横轴的交点则表示短路(U=0)时的电流I,直线的斜率就等于电池的内阻, 即r=tanθ=E/I.
[注意事项]
1.要正确使用电流表和电压表,特别需要注意的是极性不能接错,开始时应用较低挡位的量程,防止损坏电表。
2.从最大阻值依次减小滑动变阻器的阻值时,一定不能将阻值变小为零,否则极易损坏电表和变阻器本身。
3.除如图6.1-14所示的电路外,还有另外一种电路的连接法,称为电流表外接法或电压表内接法,如图6.1-16所示。也可以用同样的方法测定电池的电动势和内阻,但是所得的结果可能会稍有不同。