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題目:
【電學實驗題】在“測定電源電動勢和內阻”的實驗中,用電壓表測量電源兩端電壓,用電流表測量通過電源的電流,根據實驗數據描繪出U-I圖線。
實驗原理:電動勢E = U + Ir,其中U為路端電壓,I為電流,r為電源內阻。
實驗操作:
1. 連接好電路,將滑動變阻器調到最大值;
2. 閉合開關S,逐漸減小滑動變阻器的阻值,同時用多用電表測量路端電壓U;
3. 當電壓表示數達到最大值時,記錄此時電流表的示數I;
4. 重復步驟2和3若干次;
5. 根據實驗數據描繪出U-I圖線。
問題:在實驗過程中,發現U-I圖線存在一定的傾斜角度,說明電源存在內阻。請分析原因并解釋如何通過實驗數據來驗證這一結論。
答案:
原因分析:電源存在內阻,因此當電流增大時,路端電壓U會減小,導致U-I圖線存在一定的傾斜角度。
| 序號 | 電流I(A)| 路端電壓U(V)| 內阻r(Ω)|
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | 0.5 | 6.0 | |
| 2 | 0.7 | 5.5 | |
| 3 | 0.9 | 5.0 | |
...
...
n | Imax | Umax | rmax |
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | max1 | max1 | r1 = r(max) + U(max)/I(max) |
根據實驗數據,我們可以求出電源的內阻r(max),再與圖線上的rmax進行比較。如果兩者接近或相等,則說明實驗數據能夠驗證U-I圖線的傾斜角度是由于電源存在內阻。
例題解答:
| 序號 | 電流I(A)| 路端電壓U(V)| 內阻r(Ω)|
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | 0.5 | 6.0 | r1 = r(max) + U(max)/I(max) = (6-0.5 × 6)/0.5 = 6Ω。答:電源的內阻約為6Ω。