使用电位器实验测定给定原电池的内阻

---

电位器通常定义为一个三端电阻器。该仪器通常用于测量可调分压器在滚动或滑动接触时的输出。电位器的主要应用是测定原电池的内阻。根据戴维南定理，电源可以被认为是一个理想的串联阻抗（通常称为内阻）的电压源。

目的

本实验的主要目的是利用电位器测定给定原电池的内阻。

所需器材

所需器材包括：检流计、伏特计和电位器。其他器材包括：分压电阻箱、一个电池、连接导线和砂纸（Batteryuniversity, 2022）。此外，还需要两个单刀开关和一个勒克朗谢电池。还需要一个滑动触头和一个三角板。

原理

为了进行实验，需要假设一个用字母R表示的电阻连接在电池的电动势E两端。该电池的内阻用字母r表示。基于此，电路中的电流I将等于**E = I(R+r)**，可以表示为E与R+r的比值，这将等于I (Ncert, 2022)。这种理论的数学表示导致得到方程**V = IR = E - Ir 或 r= (E/V -1)R。**

此外，可以假设从A端到平衡零点的距离为l0，而l表示电位器开路和闭路之间的差值 (Castaño et al. 2018)。在这种情况下，E与l0成正比，V与l成正比。因此，该实验的方程可以数学表示为**r= (l₀-l/l) R。**

电路图

图1：电路图

为了开始实验，需要按照上图所示的电路图连接不同的电气组件。检查电路连接后，需要闭合开关K₁ (Barai et al. 2018)。打开K₃后，将在平衡点位置找到用字母P表示的保护性高电阻。

为了获得最终读数，需要闭合k₃来短路电阻P，这将有助于找到平衡长度l0的值。

在这种情况下，R将被发现等于10Ω。为了测量新的平衡长度l，需要闭合k₂。但是，在此测量之后，需要立即打开k₂ (Pamies et al. 2018)。在上述观察过程中，必须保持电流计的读数。在本实验中，如果R的值以1Ω的等步长减小，则R的每个值都将获得平衡长度l。为了找到l0的值，在实验结束时，需要打开k₂并重复实验的第二步。

观察结果

在实验之前，已经观察到l₀的值必须找到并用厘米作单位表示。因此，已经观察到可以通过此实验测定电池和电池的电动势。

序号	电流计校正读数	电路E1点的平衡点	电路E2点的平衡点	(E1/E2) = (l1/l2)

表1：平衡长度

计算和结果

图2：1/R与1/l的关系图

根据上图，Eq的值可以表示为R和1的比值，这将等于l0/r*(1/l)-1/r。这将是一条直线的方程 (Ncert, 2022)。在x轴上取点l/1，在y轴上取点1/R，则y轴上的负截距将决定1/R的值，因此得到的值为r。

结论

本教程重点介绍了利用电位器测定原电池内阻的实验过程。基于此目的，本教程包含许多部分，其中解释了所需的材料和注意事项。此外，本教程还包括电路图的解释，计算部分也解释了该理论的数学表示。贯穿整个实验中使用的原理是E = I(R+r)。

常见问题

Q1. 电位器的一些实际应用是什么？

电位器的实际应用包括音频控制器、运动控制器、电视和传感器等机器。

Q2. 电位器的原理是什么？

电位器的工作原理是基于恒定电流。电位器的原理表明，在导线上，电势降与导线的长度成正比。

Q3. 电池的电动势是什么？

电动势的缩写表示为e.m.f. 物理学的这个特定术语指的是当电池被认为是开路时，电池在某一时刻的电势差。

Q4. 辅助电池的电动势数量级应该是什么？

在整个实验过程中，已经观察到辅助电池的电动势大于单个电池。