安阻法测电阻电动势比实际值 伏阻法与安阻法测电源电动势和内阻的两种误差分析方法对比

(南京江宁高级中学江苏 南京 211100 (收稿日期:2016 05 17 要:对测量电源电动势和内阻实验的误差分析是电学实验教学的一大难点,我们所知道的方法很多,但是对于不同的方法掌握时的难易程度各不相同 关键词:电源电动势内阻 误差 测电源电动势和内阻的实验在电学实验中占 有很重要的地位,是近几年来高考中的热点问题 2015年的高考中,四川卷考查了测电源的内阻,广 东卷是利用伏阻法测电源的电动势和内阻,安徽卷 是利用安阻法测电源的电动势和内阻,而江苏卷和 天津卷是考查利用伏安法测电源的电动势和内阻, 而对于测量结果的误差分析是本实验的难点 常教学中,我们所分析的一般都是伏安法测电源电动势和内阻,其典型电路有两种,如图 伏安法测电源电动势和内阻两种典型电路对伏安法测电源电动势和内阻误差分析的方法 很多,有解析法、图像法、等效电源法等等 而试题中,一般都会要求根据题目所给的实验数据作图,得 出电源的电动势和内阻,所以图像在本类实验中占 有很重要的地位 当然要根据图像分析误差,有时也需要综合运用到其他方法,这样可以使解决问题更 加简单,也更易于理解 下面对比伏阻法和安阻法测量电源的电动势和内阻时两种不同的误差分析 在掌握了伏安法测电源电动势和内阻的基础上,我们可以通过类比,图 图像与纵轴的截距为 E=U0即为所测得的电动势,图像 斜率 r=kU0。

对于这种情况误差分析:首 先明确误差的来源,实验数据中的路端电压是准确 的,但路端电阻有误差,路端电阻的准确值 物理通报物理实验教学 作者简介:张鼎( 1983 ),男,硕士,中教一级,江宁区教学骨干,研究方向为中学物理教学。 实验路端电阻的倒数比真实路端电阻的倒数小 因此修正后的图像应该为实验所测图像下方的一条平行直线,如图 由此可以分析得到实验测得值和真实值的关系为: )解析式法误差分析在不考虑电压表的分流作用影响下,得到两组 数据( U1 R2),则有 E=U1 U1R1 U2R2 U1R1 U1-U2 U2 R2 U1R1 U1-U2 U2 R2 U1R1 若考虑电压表的分流作用,电源电动势和内阻 满足的关系为 E=U1 U1RV U2RV U1R1 U1-U2 U2 R2 U1R1 U1-U2 U2 R2 U1R1 相较于图像分析方法,解析式的过程较为繁琐、耗时安阻法测电阻电动势比实际值,对计算要求较高,还易出错 图像斜率的倒数即为所测得的电动势 对于这种情况的误差分析:首先要明确误差的来源,实验数据中的电流是干路电流,但路 端电阻存在误差,路端电阻准确值 =R+RA。对于某一电流值,实验路端电阻 比真实路端电阻小 RA ,对于另外一个电流值,还是 同样的情况,即始终有 -R=RA。

因此修正后 的图像应该为实验所测图像下方的一条平行直线, 如图 由此可以分析得到实验测得值和真实值的关系为 )解析式法误差分析在不考虑电流表的分压作用影响下,得到两组 数据( I1 R2),则有 E=I1R1 +I1r E=I2R2 +I2r 联立可解得 =I1R1+I1 I1R1-I2R2 I2 -I1 I1R1-I2R2 I2 -I1 若考虑电流表的分压作用,电源电动势和内阻 满足的关系为 E=I1R1 +I1r+I1RA 物理通报物理实验教学 精华 )滑线变阻器不灵敏有些学生在实验中向老师提出“滑线变阻器接 触不良”,要换一台变阻器 其实这个问题很好解决,主要是因为接触不好安阻法测电阻电动势比实际值,把滑线变阻器来回滑动几次 就行了 这反映了学生们实验经验少,缺乏解决问题的主动性,仍然过分依赖教师 这时候,可以告诉学生一边来回滑动变阻器,一边观察仪表,注意滑动几 次之后,仪表变化是否就正常了 )分压电路中滑动滑线变阻器,电压表变化与预计情况不符 有些学生在实验中抱怨电压表“坏了”,因为变 阻器的选择、电源、负载都没有问题,可是滑动变阻 器时电压表不是从零开始变化 出现这种问题时,绝大多数原因并不是电压表坏了,而是滑线变阻器的 端根本没有连入电路,这说明学生们没有认真阅读讲义,没有发现在制流电路和分压电路中变阻器 连接方式的不同:在制流电路中,滑线变阻器的 端没有连入;在分压电路中,滑线变阻器的 )分压电路中电阻箱设置错误有些学生在做第二个实验时将电阻箱错误地调 1000Ω,出错原因是他们忽略了电压表的内 阻,忘记分压电路中的负载电阻包括电阻箱和电压 表两个部分 尽管在实验操作之前教师做过提示,但是没有实践来得真实和印象深刻 设计性实验教学中要大胆改变常规授课方式,体现实验课的互动性和活泼性,鼓励学生发挥自主 性,培养他们科学实验的素质和能力 上海:上海辞书出版社,2009 北京:高等教育出版社, 2008 Trainin TakingtheRheostatUseandCircuitControlasExampleLiangYing Shanghai200237 Physicsteachingincludestheoreticalteachingandexperimentalteaching。