图像法分析“测定电源电动势和内电阻”实验误差

蒋守培

摘 要：本文就“伏安法”测电源电动势和内电阻存在的系统误差利用图像法进行分析，并从本质上对常见的几种办法进行归类探究。

关键词：实验；伏安法；误差分析；图像法处理

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）3-0059-3

“测定电源电动势和内电阻”是中学物理中重要的分组实验，也是高考《考试说明》中列出的实验探究内容之一，长期以来一直受到高考试卷的青睐，特别是对该实验的误差产生原因及其带来的后果更是屡屡出现。本文通过图像法加以剖析，供参考。

1 基本原理

伏安法“测定电源电动势和内电阻”是利用电压表测定电源的路端电压、电流表测定流过电源的电流，根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir得到电动势E和内电阻r的测量值。将电压表和电流表接入后，有两种不同的测量电路，如图1和图2。如果不考虑电表内阻的影响，即将电压表当成内阻无穷大，电流表当成内阻零，那么，两种测量电路结果是一样的。但如果考虑电表内阻的影响，即电压表、电流表均有一定的内阻，连接方法不同，由此测量的结果不同，都存在一定的系统误差。

3 小结与反思

伏安法测电源电动势和内电阻是中学物理的主要测量方法，它的变形方式很多，我们不能只从表象上区分这些方式，简单地称之为“安阻法”“伏阻法”“安安法”等等，而应该从本质上理解和分析，都是测量（或间接表示）路端电压U、干路电流I，然后通过闭合电路欧姆定律E=U+Ir来确定和求解的，就是伏安法。

误差是物理实验中的正常现象，偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的，可以通过多次测量减小。系统误差是由于实验原理不完善、实验设备不精确、实验方法较粗略而产生的，对实验结果进行误差分析，不仅可以知道测量结果准确程度，还可以为完善实验原理，提高实验仪器的准确程度，设计更科学的实验方法提供依据。在伏安法测定电源电动势和内电阻实验中，将原理分析与图像结合，根据实验原理和相关物理规律推导出图像所依赖的数学关系，并通过图像的斜率及截距的真实值与测量值的比较，可以准确找到误差的原因，精确得到误差的大小。

参考文献：

[1]王荣汉.测定电源电动势和内电阻的误差分析和比较[J].物理教学探讨，2010，28（10）：53—54.

[2]王景强.例谈用图像法分析实验系统误差[J].中学物理教学参考，2000，39（8）：44—45.

（栏目编辑 王柏庐）