2019年高考物理大一轮复习江苏专版文档：第七章 恒定电流 实验八 Word版含答案

实验八 测量电源的电动势和内阻
1．实验目的
测量电源的电动势和内阻．
2．实验原理
(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量．测出两组U 、I 值，就能算出电动势和内阻．
图1 原理公式：E ＝U ＋Ir .
图1甲适合测量内阻较小的电池；图乙适合测量内阻较大的电池(如水果电池)． (2)用电流表、电阻箱测量．如图2甲所示，测出两组I 、R 值，就能算出电动势和内阻．
图2 原理公式：E ＝I (R ＋r )．
(3)用电压表、电阻箱测量．如图乙所示，测出两组U 、R 值，就能算出电动势和内阻．
原理公式：E ＝U ＋U R
r . 3．实验器材
电池(待测电源)，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线，坐标纸．
4．实验步骤
(1)确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好．
(2)把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端．
(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组电压、电流值．
(4)断开开关，整理好器材．
(5)在坐标纸上作U －I 图线，求出E 、r .
5．数据处理
(1)公式法：原则上，利用两组U、I数据，根据公式E＝U＋Ir，便可得到E、r，但这样误差较大，为减小误差，可测多次求平均值．
(2)图象法：将多组U、I数据描在坐标纸上，利用图线求解电动势和内阻．
①图线的纵坐标是路端电压，横坐标是干路电流，根据U＝E－Ir，图线是向下倾斜的直线．
②电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持不变，而这里的U－I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化．
③实验中至少得到5组以上实验数据，画在坐标纸上拟合出一条直线．要使多数点落在直线上，且分布在直线两侧的点个数大致相等．
④将图线延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电动势．横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的数值就等于短路电流．
特别提醒(1)两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的．
(2)由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小．为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得．
6．注意事项
(1)实验电路图：电流表和滑动变阻器串联后与电压表并联．
(2)电流表一般选0～0.6 A挡，电压表一般选0～3 V挡．
(3)电流不能过大，一般小于0.5 A.
(4)由于电池内阻一般较小，为使电压表读数有明显变化，可采用内阻较大的旧电池，或给电池串联一个定值电阻R0，测出等效内阻后再减掉R0即可．
7．误差分析
(1)偶然误差：读数或作图不准确会产生偶然误差．
(2)系统误差
由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差．
①如图3甲所示，在理论上E＝U＋(I V＋I A)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压，而实验中忽略了通过电压表的电流I V而形成误差，而且电压表示数越大，I V越大．
图3
结论：A.如图乙所示，当电压表示数为零时，I V＝0，I A＝I短，短路电流测量值＝真实值．。