高中物理测定电源的电动势和内阻

难点96测定电源的电动势和内阻

1．实验原理

闭合电路的欧姆定律，E=U+h

2．常用的测量方法

(1)滑动变阻器+电压表+电流表法，称为伏安法．

(2)电阻箱+电流表法，称为安阻法．

(3)电阻箱+电压表法，称为伏阻法．

3．电路连接

用伏安法测一节干电池的电动势(约1:5 V)与内阻时，电压表的量程选3V、电流表的量程选0.6 A，滑动变阻器采用限流式接法，原理图如图所示．

4．数据处理

处理数据的方法，有两种（以伏安法为例）

5．误差分析

本实验“伏安法”及“电阻箱+电压表法”测的是电源与电压表并联成的等效电源的电动势和内阻，故可推出电动势和内阻的测量值均小于真实值；“电阻箱+电流表法”测的是电源与电流表串联组成的等效电源的电动势和内阻，故可推出电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值，

提示：由于实验室中配备的电压表内阻一般较大，故其分流较小，用“伏安法”进行实验时，相对待测电源而言，采用电流表的外接法误差较小．

如果要测的电池内阻比较小，通常可串联一定值电阻作为保护电阻，以起到保护电源的作用，此时可把定值电阻等效为电源内阻，如典例38．

求内阻（斜率）时，一定要注意纵轴电压不是从0开始的，

典列D 某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2 Q的保护电阻R。，实验电路如图甲所示．

(1)按电路原理图甲连接实物图乙．

(2)该同学连好电路后，顺利完成实验，测得下列五组数据：

根据数据在图丙坐标上画出U-I图像，并求出该电池的电动

(3)在本实验中，由于电压表V的分流作用，所以通过电源的电流

大于电流表的示数，所以产生系统误差的原因是电压表V的分流作用．

典例39测电池的电动势和内阻的原理公式是E=（R+r +rx。），根据原理公式先画出本题的实验原理图更便于实物电路图的连接，原理图如图所示．

体会典例39数据处理的方法——图像法，不选择作I-R图像而选择作出R一1/I图像，这种方法跟研究加速度与质量的关系时，不利用a-m图像而是利用a一1/M上图像寻找结论是相同m的，这是高中物理实验中数据处理的一种基本思想——“化曲为直”的思想．某同学手制作了一个电池．该司学想测量一下这个电池的电动势E 和内阻r，但是从实室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用）、一只电流表（量程，。=0.6 A，内阻rk=0.1 Ω）和若干导线．

(1)请根据测定电动势E和内阻r的要求，设计图甲中器件的连画线把它们连接起来．

(标

(1)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，分析造成本实验系错误

的原因是；

（2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读取与R对应的电流表的示数，，并

作记录，当电阻箱的阻值R=2.6 Q时，其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实

验数据时，要计算出每个电流值，的倒数1/I一；R一1/I坐标图如图丙所示，图中已标注出了(R，1/I)的几个与测量对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也注在图丙上．

(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线．

(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=____V，内阻r=____Q．

●解析◆(1)根据闭合电路欧姆定律，测量电池的电动势和内阻，需要得到电池的路端电压和通过电池的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电池的路端电压，通过电流表的电流也是通过电池的电流，所以只需要将电流表和电阻

箱串联接在电池两端即可，实物图的连接如图丁所示．‘

(2)如图戊所示．

电器

图丁图戊

(3)如图戊所示．

(4)由闭合电路欧姆定律有：E=I(R+r +rs)，解得：R=E．÷一(r+rg)，根据R一÷图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为直线在纵轴负方向的截距的绝对值减去电流表的内阻，则E=1.5 V．r =0.3 Ω．