板式電勢差計(jì)測量電動(dòng)勢及內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

宿麗叔，趙士鵬，拾景忠

（江蘇師范大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，江蘇 徐州221116）

1 傳統(tǒng)的板式電勢差計(jì)測電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理

在板式電勢差計(jì)測量電池電動(dòng)勢及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，依據(jù)教材上的實(shí)驗(yàn)方法（以后簡稱“原實(shí)驗(yàn)”）進(jìn)行測量與計(jì)算，有時(shí)得出的結(jié)果與理論和實(shí)際相違背.下面對(duì)原實(shí)驗(yàn)作簡單論述.

在原實(shí)驗(yàn)方法中，通過全電路歐姆定律，最終得到：

即

最后根據(jù)（2）式即可求出Ex和r［1］.

2 作Rs-R圖形法

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，使板式電勢差計(jì)上的電壓降為1.1V（即11m電阻絲上的電壓），把R和Rs改為精度為0.01Ω的電阻箱，其實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)保持AB兩點(diǎn)間的距離不變，即U02是不變量，調(diào)節(jié)電阻箱R與Rs，根據(jù)全電路歐姆定律：

圖1 實(shí)驗(yàn)原理圖

即

由于待測電動(dòng)勢Ex和Rs兩端電壓U02均為常量，因此，Rs＝bR＋br＝bR＋a，顯然Rs和R成線性關(guān)系，取Rs為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，作Rs-R圖形.Rs與R的線性關(guān)系如圖2所示.

圖2 Rs-R線性關(guān)系圖

這種方法原理比較簡單直觀，不需要多次測量板式電勢差計(jì)上有效電阻絲的接入長度，另外為了使靈敏電流計(jì)的調(diào)節(jié)精細(xì)和準(zhǔn)確性采用了最小電阻為0.01Ω的電阻箱，因此本實(shí)驗(yàn)方法和原實(shí)驗(yàn)方法相比達(dá)到了提高板式電勢差計(jì)測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻精確度的目的.

2.2 實(shí)驗(yàn)測量及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中保持U02＝0.850 0V不變，改變Rs和R，測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示.

表1 Rs-R關(guān)系圖法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)表1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖（坐標(biāo)軸的最小分度為0.1Ω）如圖3所示，并由圖3可求得［2］：斜率b＝＝1.39，截距a＝1.60Ω.

圖3 Rs-R關(guān)系圖

通過（5）和（6）式得：

另外由圖直接求得r＝︱R0︱＝1.15Ω.

由以上方法求得的電動(dòng)勢和內(nèi)阻與現(xiàn)實(shí)相符，且由式（6）求得的r和直接由圖r＝︱R0︱求得的結(jié)果是一致的，說明2種方法求r都是非常簡便有效的.

3 結(jié)束語

對(duì)原實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了分析與探討并發(fā)現(xiàn)其存在的不足，經(jīng)研究提出了作Rs-R關(guān)系圖的測量方法，該實(shí)驗(yàn)方法具有原理突出、操作簡單、運(yùn)算簡潔、實(shí)驗(yàn)誤差小、物理意義直觀等優(yōu)點(diǎn).本實(shí)驗(yàn)方法在“江蘇省高校第9屆大學(xué)生物理及實(shí)驗(yàn)科技作品創(chuàng)新競賽”得到了評(píng)委專家的一致好評(píng)，榮獲“優(yōu)秀獎(jiǎng)”.

［1］楊述武，楊介信，陳國英.普通物理實(shí)驗(yàn)（二、電磁學(xué)部分）［M］.3版.北京：高等教育出版社，2000：82-88.

［2］李柏義.談?wù)劇稖y定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻》實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理［J］.才智，2009，（12）：218.