實驗:測定電池的電動勢和內阻

2021-02-24 劉老師高中物理

一、實驗方案及原理

方案一:用一個電壓表、一個電流表和一個滑動變阻器。

方案二:用一個電流表、一個電阻箱或兩個定值電阻。

方案三:用一個電壓表、一個電阻箱或兩個定值電阻。

實驗原理都是根據閉合電路的歐姆定律。

二、水果電池

把較粗的銅絲和鐵絲(或者用銅片和鋁片或鋅片)相隔約幾毫米插入馬鈴薯或蘋果、檸檬、西紅柿中,就製成了一個水果電池。

銅絲和鐵絲相距越近,插入越深,電池的內阻就越小。銅絲是電池的正極,鐵絲是負極。

我們測量水果電池的電動勢和內阻。

以第一個方案為例,說明實驗的方法,這個方法的特點是簡單明了,而且便於通過作圖處理數據,缺點是要同時使用兩個電錶來測量電流和電壓。

用水果電池做這個實驗的優點是,它的內阻較大,容易測量。但任何電池在使用過程中,由於化學反應正極附近都會析出氣體,在一定程度上使電極與電解質溶液(水果電池中就是果汁)隔離,明顯地改變了內阻。水果電池尤其是這樣。所以測量前要做好充分的準備,測量儘量迅速,使得電池內阻發生較大變化之前結束測量。

通過實際操作,我們發現,由於水果電池內阻過大,使得一般情況下使用的20歐的滑動變阻器無法起到好的調節作用,而且,幹路電流偏小,一般所用的量程0.6安的電流表也不適用了。

於是,我們用了470千歐的電位器取代滑動變阻器,用靈敏電流計或者微安表來測電流。

得出如下數據和測量結果。

三、測乾電池的電動勢和內阻


如果認為水果電池不太穩定,所用器材也不太常規,也可以改為測量乾電池的電動勢和內阻。舊的乾電池的內阻較大,比較容易測量。

如果電池內阻偏小,導致電錶變化範圍太小的話,也可以在兩節電池之間串聯一個5歐的定值電阻。

以下就是我測的數據和處理結果。

三、處理數據作圖時的注意事項

作圖時需要注意:

1. 如果電壓的變化範圍比較小的話,電壓坐標軸的起點,可以不從零開始。

2. 個別明顯錯誤的數據應該把它剔除。

使儘量多的點落在這條直線上。

不在直線上的點,能大致均衡地分布在直線兩側。

數據處理:

電流從0開始的話,縱坐標軸的截距就是電動勢。

在圖線上選擇距離稍遠的兩個點,用這兩個點的縱坐標的差比上橫坐標的差,就可以得到內阻。

四、誤差分析


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