在高中物理必修三的学习中,电学实验之【测定电源电动势和内阻】是一个重要环节。本节内容通过基尔霍夫电压定律和戴维南定理的铺垫,深入探讨了等效电源原理,以及如何通过伏安法、安阻法和伏阻法进行实验操作。伏安法是基础测量方法,通过电流表和电压表测量数据来确定电源的电动势和内阻。
实验电路图见附图所示,只要测出两组U、I的值,就能算出电动势和内阻。根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为:其中U、I分别是电压表和电流表的示数,通过调节滑动变阻器,改变路端电压和电流,这样就得到多组数据,每两组数据就可以求出电动势和内阻。
测定电源电动势和内阻实验是高考物理的重难点之一,考生需要精准掌握实验方法和数据处理技巧,以确保考试中不丢分。通常,高考会考查学生能否正确选择实验器材和电路,并熟练测定电源电动势和内阻。近年高考试题分析显示,除了对实验常规要求的考查,高考更侧重于实验数据处理和探究能力的考察。
电阻法:在断开电源的情况下,使用万用表检查电路中各支路的电阻值,根据电路中的电阻分布情况来分析判断电路中故障部位。注意在这一方法中一定要先切断电源后 。分司使用电阻表进行测量。否则在通电的情沉下测量电阻,极易损坏电表。
电流测量原理:万用表的电流测量原理基于电流的串联测量。万用表的测量探头与被测电路串联连接,电流会通过万用表的内部电路,从而测量出电流值。电阻测量原理:万用表的电阻测量原理基于电压和电流的关系。
万用表测量电阻的原理是基于欧姆定律,即电阻与电流和电压成正比,与电阻本身的大小成反比。在测量电阻时,万用表会通过内部电路产生一个小电流,然后测量电路中的电压,从而计算出电阻值。
1、电表误差最大是2%。常用有功电表有0.0、0三个准确度等级。0.5级电表允许误差在±0.5%以内;0级电表允许误差在±1%以内;0级电表允许误差在±2%以内。
2、测量电表的误差:使用已知电压和电流值的电路,分别测量电压和电流值,并记录下来。然后计算测量值和真实值之间的误差。计算电表的误差限:根据测量的误差值,可以计算出电表的仪器误差限。一般来说,电表的仪器误差限等于误差的两倍。
3、计数器的误差来源量化误差触发误差标准频率误差 利用数字电路技术数出给定时间内所通过的脉冲数并显示计数结果的数字化仪器。电子计数器是其他数字化仪器的基础。在它的输入通道接入各种模-数变换器,再利用相应的换能器便可制成各种数字化仪器。
氟离子选择性电极的干扰离子主要有Fe3+、Al3+。其中Al3+在pH=5~5时,会与F络合,可通过加入柠檬酸钠予以消除。在允许浓度范围内其相对误差不超过±4%时,在含有TISAB的F溶液中,Fe3+将不干扰测定。
在氟离子的测定中,通常有比色法和直接电位法两种方法。比色法虽然测定范围广,但易受多种干扰,可能需要对样品进行预处理,以减少误差。
氟的测定可以通过比色法和直接电位法进行,比色法虽然能测得较宽的浓度范围,但受干扰因素多,可能需要对样品进行预处理。而直接电位法,尽管在浓度范围上不如比色法广泛,但其稳定性高,适合水质分析,且无需额外的预处理步骤,因此在实际应用中更受欢迎。
电学实验的分析方法有很多种,以下是一些常见的分析方法:直接测量法:直接测量法是最基本的测量方法,它通过直接测量电路中的电压、电流和电阻等参数来进行分析。这种方法简单易行,但精度较低。间接测量法:间接测量法是通过测量与待测物理量有关的其他物理量来得到待测物理量的值。
欧姆表的量程并非固定,而是由内阻决定的。当我们使用半偏电流表示法时,实际上是通过电流表的满偏状态来间接反映测量范围。这个原理在改装欧姆表时尤为重要,如通过调整电动势或满偏电流,非均匀地扩大量程,从而实现对电阻测量的精细控制。例如,当我们对电动势和内阻进行改装,量程的变化原理会有所调整。
第一步:列出欧姆定律方程,比如用电压表和电阻箱测电动势 和内阻。E=U+(U/R)r,第二步:再把方程变化成包含纵横坐标的方程,如把上面方程变成1/U=1/E-r/RE。1/U是纵坐标、1/R是横坐标。第三步:然后对比方程斜率、截矩的意义,从图中读中可得。如上面方程截矩代表1/E可求得电动势。