实验十：电源电动势和内阻的测量（原卷版）.docx

实验十：电源电动势和内阻的测量

伏安法测电源的电动势和内电阻

1．实验原理

闭合电路的欧姆定律。

2．实验器材

电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。

3．实验步骤

(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按图连接好电路。

(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。

(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。

(4)断开开关，拆除电路，整理好器材。

4．数据处理

(1)列方程求解：由U＝E－Ir得eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E、r。

(2)用作图法处理数据，如图所示。

①图线与纵轴交点为E。

②图线与横轴交点为I短＝eq\f(E,r)。

③图线的斜率表示r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|。

5．注意事项

(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。

(2)电流不要过大，应小于0.5A，读数要快。

(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些。

(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|确定。

(5)干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用。为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴交点的纵坐标仍为电动势。要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|，计算出电池的内阻r。

6．误差来源

(1)偶然误差：用图像法求E和r时作图不准确。

(2)系统误差：电压表分流。

(3)本实验中测量结果是：E测＜E真，r测＜r真。

安阻法测电动势和内电阻

1．实验原理

闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，电路图如图所示．

2．实验器材

电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺．

3．数据处理

(1)计算法：由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝I1R1＋I1r,E＝I2R2＋I2r))

解方程组求得E，r.

(2)图像法：由E＝I(R＋r)可得

①eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)，可作eq\f(1,I)－R图像(如图甲)

eq\f(1,I)－R图像的斜率k＝eq\f(1,E)，纵轴截距为eq\f(r,E)

②R＝E·eq\f(1,I)－r，可作R－eq\f(1,I)图像(如图乙)

R－eq\f(1,I)图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r.

4．误差分析

(1)误差来源：电流表有电阻，导致内阻测量不准确；

(2)结论：E测＝E真，r测＞r真(r测＝r真＋rA)．

伏阻法测电动势和内电阻

1．实验原理

闭合电路欧姆定律E＝U＋eq\f(U,R)r，电路图如图所示．

2．实验器材

电池、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺．

3．数据处理

(1)计算法：由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝U1＋\f(U1,R1)r,E＝U2＋\f(U2,R2)r))

解方程组可求得E和r.

(2)图像法：由E＝U＋eq\f(U,R)r得：eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r,E)·eq\f(1,R).故eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图像的斜率k＝eq\f(r,E)，纵轴截距为eq\f(1,E)，如图．

4．误差分析

(1)误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；

(2)结论：E测＜E真，r测＜r真．

知识一：教材原型实验

【例1】某同学要测量电源电动势和内阻，设计了如图1所示电路。

（1）请根据图1电路图将图2实物图连接完整；

（2）实验时先将电阻箱接入电路的电阻调到最大，将开关合向1，闭合开关，调节电阻箱使电流表的指针偏转较大，记录电流表的示数、电压表示数、电阻箱接入电路的电阻，由此测得电流表内阻；

（3）将开关合向2，多次调节电阻箱接入电路的电阻，测得多组电压表、电流表的示数，作图像，若图像与纵轴的截距为，图像的斜率绝对值为，则电池的电动势为，内阻（用表示）；实验结果（填“存在”或“不存在”）因电表内阻引起的系统误差。

【例2】某同学在测某型号电池的电动势和内阻时所用器材如下：

A．某型号电池：电动势3V左右，内阻为几欧；

B．电压表V：量程0-3V，内阻约3000欧；

C．电流表A：量程0-30mA，内阻为；