高二物理实验十 测定电源的电动势和内阻

高二物理实验十测定电源的电动势和内阻

[实验目的]

测定电池的电动势和内电阻 [实验原理]

由闭合电路的欧姆定律E =U+Ir 知，路端电压U=E —Ir ，对给定的电源，E 、

r 为常量，因此路端电压U 是电流I 的一次函数。将电池、电流表、电压表，可

变电阻连接成如图7-1所示的电路，改变可变电阻R 的阻值，可以测得多组I 、U

值。将它们描在U —I 坐标中，图线应该是一条直线。显然，直线在U 坐标上的截距值就是电池电动势，直线斜率的绝对值就是电池的内阻的大小。

上述用作图的方法得出实验结果的方法，具有直观、简便的优点。 [步骤规X]

实 验 步 骤

操 作 规 X

一.连接实验电路

1．将电流表、电压表机械调零 2．布列实验器材，接图连接实验电路

1．假设表针不在零位，用螺丝刀旋动机械调零螺钉，

使其正对

2．⑴实验器材应放置在合适的位置，应使电键、滑动变阻器便于操作；电表刻度盘应正对实验者 ⑵电键接入电路前，处于断开位置；闭合电键前，滑动变阻器阻值置于最大；导线连接无“丁〞字形接线

⑶电流表量程0.6A ，电压表量程3V

二．读取I 、U 数据

1．调节滑动变阻器的阻值，闭合电键，读取一组电流表和电压表的读数

2．改变滑动变阻器的阻值，闭合电键，读取电流表和电压表读数，共测8-10组

1．⑴滑动变阻器的阻值由大到小变化，使电路中电流从小到大平稳地改变，适时地读取I 、U 读数 ⑵电流表和电压表读数正确，有估读 ⑶必要时要及时改变电表量程 2．每次实验后，都要及时断开电源 三．拆除电路，仪器复原

[须知]

1．使用内阻大些〔用过一段时间〕的干电池，在实验中不要将I 调得过大，每次读完U 、I 读数立即断电，以免于电池在大电流放电时极化现象过重，E 、r 明显变化．

2．在画U －I 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差．

3．干电池内阻较小时U 的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图3甲所示的状况，下部大面积空间得不到利用，为此可使坐标不从零开始，如图3乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小些．此时图线与横轴交点不表示短路电流．计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r=|ΔU/ΔI|计算出电池的内阻r ．

4．实验误差的来源与分析

A

V

R

S E r

〔1〕每次读完电表示数没有立即断电，造成E、r变化；

〔2〕测量电路存在系统误差，I真＝I测十I v，末考虑伏特表分流．

[典型例题]

例1 现有一阻值为10．0Ω的定值电阻、一个开关、

假设干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但

无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案

〔电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源

内阻约为几欧〕要求：

〔1〕画出实验电路图．

〔2〕简要写出完成接线实验步骤。

〔3〕写出用测得的量，电源内阻的表达式r＝________________。

答案：

〔1〕略

〔2〕断开开关，记下电压表偏转格数N1；合上开关，记下电压表偏转格数N2〔3〕r=(N1+N2)R/N2

例2．〔04某某〕在测定一节干电池〔电动势约为1.5V，内阻约为2Ω〕的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为〔20Ω，3A〕，B变阻器为〔500Ω，0.2A〕

电压表应该选〔填A或B〕，这是因为.

变阻器应该选〔填A或B〕，这是因为.

答案：B，A电压表量程过大，误差较大；A、B变阻器额定电流过小且调节不便

例3(2000 某某)某同学按如图3所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的

触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示：

序号A1示数(A) A2示数(A) V1示数(V) V2示数(V)

1 0.60 0.30 2.40 1.20

2 0.44 0.32 2.56 0.48

将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。

〔1〕电路中E、r分别为电源的电动势和内阻，R1、R2、R3为定值电值，在

这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量〔不要求具体计算〕

_________。

〔2〕由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了〔但不为零〕，假设这

种情况的发生是由用电器引起的，那么可能的故障原因是________。

答案：〔1〕可测出的物理量是R2、R3和E。

〔2〕可能R2断路，也可能R2、R3都断路。

例4〔05〕测量电源B的电动势E及内阻r〔E约为4．5V，r约为1．5Ω〕。

器材：量程3V的理想电压表○V，量程0．5A的电流表○A〔具有一定内阻〕，固定电阻R=4Ω，滑线变阻器

R′，电键K，导线假设干。

①画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。

②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。那么可以求出E=，r=。〔用I1，I2，U1，U2及R表示〕

答案：①实验电路原理图如图。

②(I1U1-I2U2)/(I1-I2)(U2-U1)/I1-I2)-R

实验十：测电源的电动势和内阻练习

1．如下图是测量干电池电动势和内电阻的实验电路，为了减少系统误差，电压表

的内阻应_______，变阻器的全电阻应__________．接通电键时滑动变阻器的滑片C

应在______________．

2．用伏安法测电源电动势和内电阻的实验电路如图2所示，现备有以下器材：

A．干电池一个

B．滑动变阻器〔阻值X围0─50Ω〕

C．滑动变阻器〔阻值X围0─1750Ω〕

D．电压表〔量程0─3V〕

E．电压表〔量程0─15V〕

F．电流表〔量程0─0.6A〕

G．电流表〔量程0─3A〕

其滑动变阻器应选用_________；电压表应选用_________；电流表应选用

___________．〔只选仪器前的字母〕

3．在“用伏安法测电池的电动势和内电阻〞的实验中，某同学按照正确实验

方法测出几组数据，根据这些数据画出U─I图线，如图3所示，从这图线可以

看出：电池的电动势ε＝______V，内电阻r＝_______．

4．利用如图4电路测定电源电动势ε和内电阻r，如果不考虑电流表内阻对测

量的影响，那么所测定的电源电动势ε和内电阻r的值与其真实值相比

较，测出ε________，r__________．〔填：准确、偏大或偏小〕

5．用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中采用右图5的

电路时，根据实验数据做出了U─I图线，由此可得出和r．图