【大学物理实验】测量直流电源的参数并研究其输出特性(中学生物理实验奥赛)课件.ppt

测量直流电源的参数并研究其输出特性实验目的1.用伏安法测量直流电池的输出电压随电流变化的规律.2.测量直流电池的负载功率特性.3.学习用作图法处理实验数据.实验仪器直流电池盒（锂电池+内阻）1个,导线4条数字万用表2个（自带红黑表笔导线4根）,黑色电阻箱2个,开关1个。实验一原理1.干电池：干电池：属于化学电池，有多种规格和种类；2.干电池主要参数：干电池主要参数：电动势E，内电阻r，负载功率P。AVErIsU3.根据欧姆定律：E=I(RL+r)=U+IrU=E-Ira.开路电压当I=0时，U=E；b.短路电流当RL=0,U=0时,I=E/r=Isc；短路时Isc并不是无穷大。4.改变改变RL，可以测得若干组U和I的数值点，然后作出U-I拟合直线。5.直线斜率是负值，其绝对值就绝对值就等于电池内阻等于电池内阻r。6.延长直线与纵轴相交，交点对应于I=0，U=E，也即在纵轴上的截距等于电池电动势电池电动势E。7.延长直线与横轴相交，交点对应于RL=0，U=0，也即在横轴上的截距等于短路电流短路电流Isc。1.用数字万用表，测直流电池盒的电动势E，开关断开时测.+-数字万用表数字万用表实验步骤红表笔红表笔黑表笔黑表笔电压与公共接口直流电压档电源锁定长按电源键（POWER键）可开/关万用表锁定（HOLD键）按键一次能锁定测量结果，再按一次可以解锁负极（黑表笔）接在COM端数字万用表数字万用表A、若有显示“APO”，过一段时间，不操作会自动关机，需要重新手动开启才能继续使用B.显示“0”代表待测量超过万用表的当前档位/量程。例如：当万用表的档位选在200mv档时，实际电路电压值超过0.2v，此时应该检查电路时候有错误？有无短路？若没错，只要把原来200mv的档位增大到2v档位，或者更高直流电压量程的档位。C.显示“电池空白”图形，代表电压表电池已经要没电了，应该报告老师及时更换。D.想用直流电流档测电流，黑表笔接在COM端，红表笔接在mA端。黑色电阻箱黑色电阻箱实物连接图实物连接图作直流电流档测电流使用时，黑表笔接在COM端，红表笔接在mA端。2.用伏安法测直流电池盒的U-I特性,并测定内电阻r及短路电流RL L取100,70,50,40,30,20,10,约7-8个点，电流变化0.2A，测量时间尽量短，每一组测完要断电，然后用作图法拟合直线。AVErIsU+实验二原理1.干电池输出功率：干电池输出功率：决定了负载RL能够得到的功率，P=U*I2.改变改变RL，路端电压，路端电压U和路端电流和路端电流I都发生改变，都发生改变，P也随之改变也随之改变3.当当RL=r时，负载得到最大功率时，负载得到最大功率PmaxEr电路原理图电路原理图4.用电阻箱电阻箱作RL，为避免大电流损坏干电池，串接一个保护电阻R0=5。等效内阻为：r+R05.为避免电流表内阻电流表内阻影响，电路没有接入电流表直接测电流大小。6.为避免电流表内阻影响，电路没有接入电流表直接测电流大小；而是先测电压UL和U0，再经过计算得到总电流I，则P=UL*IRLULU0实物连接图实物连接图RLR0都作直流电压档测电流，黑表笔接在COM端，红表笔接在V端。测量直流电池盒的负载电阻功率随负载变化的规律：Er电路原理图电路原理图RLULU0实验步骤1.PL先增大后减小；2.当RL=r+R0时，负载功率PL达到极大值。通电时间太长或者负载电流过大，会引起E和r的变化，测完一组数据之后要测完一组数据之后要马上断开开关马上断开开关。ErRLU3.R0取5；4.RL取几十个不同阻值，a、b区间各取78个点：a区间：4(R0+r)(R0+r)b区间：(R0+r)(R0+r)/3 5.作PLRL曲线，在极大值附近多测几个点。分析规律