用等效电源分析实验误差.doc

用等效电源分析实验误差1 等效电源如图1a是由一电动势为E、内电阻为r的电源与一阻值为R0的电阻串联而成的，其等效电动势E=E，等效内阻为r=r+ R0；图1b是由一电动势为E、内电阻为r的电源与一阻值为R0的电阻并联而成的，其等效电动势E= R0E/（R0+r)，等效内阻为r=R0 r（R0+r)。2 测定电池的电动势和内阻的实验误差分析21 伏安法测电动势和内阻图2是用伏安法测电源的电动势和内电阻的电路图，其中安培表选用外接法，由于电压表的分流作用，使得安培表测出的不是电源的总电流从而引起系统误差。若设电源电动势为E，内电阻为r，电压表的内阻为RV，将电源与电压表的并联部分等效成一新的电源（图2中圈住的部分），则理论上能准确测出新电源的电动势E与内电阻r，显然：。在实际测量干电池的内阻r时，由于RVr，故用此电路实验误差非常小，是常用的方法。图3是用伏安法测电源的电动势与内阻的另一电路图，其中安培表选用内接法，由于电流表的分压作用，使得电压表测出的不是电源的路端电压从而引起系统误差。若设电源电动势为E，内电阻为r，电流表的内阻为RA，将电源与电流表串联部分看成一新的电源（图3中圈住的部分），则理论上能准确测出新电源的电动势E与内电阻r，显然：E=E、r=RA+rr。在实际测量干电池的内阻时，由于RA与r在数量级上相当，故用此电路实验误差较大，但若测大内阻的电源或当RA已知时，可选用此实验方法。22 用伏特表、电阻箱测电动势和内阻图4是用电压表与电阻箱测电池电动势和内阻的电路图，其误差原因及测量结果与图2是相同的。23 用安培表、电阻箱测电动势和内阻图5是用电流表与电阻箱测电池电动势和内阻的电路图，其误差原因及测量结果与图3是相同的。3 半偏法测电流表内阻的实验误差分析图6a是半偏法测电流表内阻的电路，K1闭合后，当K2处于打开和闭合状态时认为线路总电流不变，若将R与电源看作一新的电源（恒流源），内阻应远大于外阻，所以该实验要求RRG。此电路适于测内阻相对较小的电表，如电流表。图6b是与6a相对的另一半偏法测电压表内阻的电路，K闭合后，当R改变时认为线路输出的电压不变（恒压源），若将虚线框内部分等效成一新的电源，内阻应远小于外阻，所以若用此电路要求RRV。此电路适于测内阻相对较大的电表，如电压表。