使用電位器實驗測定給定原電池的內阻

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電位器通常定義為一個三端電阻器。該儀器通常用於測量可調分壓器在滾動或滑動接觸時的輸出。電位器的主要應用是測定原電池的內阻。根據戴維南定理，電源可以被認為是一個理想的串聯阻抗（通常稱為內阻）的電壓源。

目的

本實驗的主要目的是利用電位器測定給定原電池的內阻。

所需器材

所需器材包括：檢流計、伏特計和電位器。其他器材包括：分壓電阻箱、一個電池、連線導線和砂紙（Batteryuniversity, 2022）。此外，還需要兩個單刀開關和一個勒克朗謝電池。還需要一個滑動觸頭和一個三角板。

原理

為了進行實驗，需要假設一個用字母R表示的電阻連線在電池的電動勢E兩端。該電池的內阻用字母r表示。基於此，電路中的電流I將等於**E = I(R+r)**，可以表示為E與R+r的比值，這將等於I (Ncert, 2022)。這種理論的數學表示導致得到方程**V = IR = E - Ir 或 r= (E/V -1)R。**

此外，可以假設從A端到平衡零點的距離為l0，而l表示電位器開路和閉路之間的差值 (Castaño et al. 2018)。在這種情況下，E與l0成正比，V與l成正比。因此，該實驗的方程可以數學表示為**r= (l₀-l/l) R。**

電路圖

圖1：電路圖

為了開始實驗，需要按照上圖所示的電路圖連線不同的電氣元件。檢查電路連線後，需要閉合開關K₁ (Barai et al. 2018)。開啟K₃後，將在平衡點位置找到用字母P表示的保護性高電阻。

為了獲得最終讀數，需要閉合k₃來短路電阻P，這將有助於找到平衡長度l0的值。

在這種情況下，R將被發現等於10Ω。為了測量新的平衡長度l，需要閉合k₂。但是，在此測量之後，需要立即開啟k₂ (Pamies et al. 2018)。在上述觀察過程中，必須保持電流計的讀數。在本實驗中，如果R的值以1Ω的等步長減小，則R的每個值都將獲得平衡長度l。為了找到l0的值，在實驗結束時，需要開啟k₂並重復實驗的第二步。

觀察結果

在實驗之前，已經觀察到l₀的值必須找到並用釐米作單位表示。因此，已經觀察到可以透過此實驗測定電池和電池的電動勢。

序號	電流計校正讀數	電路E1點的平衡點	電路E2點的平衡點	(E1/E2) = (l1/l2)

表1：平衡長度

計算和結果

圖2：1/R與1/l的關係圖

根據上圖，Eq的值可以表示為R和1的比值，這將等於l0/r*(1/l)-1/r。這將是一條直線的方程 (Ncert, 2022)。在x軸上取點l/1，在y軸上取點1/R，則y軸上的負截距將決定1/R的值，因此得到的值為r。

結論

本教程重點介紹了利用電位器測定原電池內阻的實驗過程。基於此目的，本教程包含許多部分，其中解釋了所需的材料和注意事項。此外，本教程還包括電路圖的解釋，計算部分也解釋了該理論的數學表示。貫穿整個實驗中使用的原理是E = I(R+r)。

常見問題

Q1. 電位器的一些實際應用是什麼？

電位器的實際應用包括音訊控制器、運動控制器、電視和感測器等機器。

Q2. 電位器的原理是什麼？

電位器的工作原理是基於恆定電流。電位器的原理表明，在導線上，電勢降與導線的長度成正比。

Q3. 電池的電動勢是什麼？

電動勢的縮寫表示為e.m.f. 物理學的這個特定術語指的是當電池被認為是開路時，電池在某一時刻的電勢差。

Q4. 輔助電池的電動勢數量級應該是什麼？

在整個實驗過程中，已經觀察到輔助電池的電動勢大於單個電池。