实验九　测定电源的电动势和内阻

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1、实验九　测定电源的电动势和内阻掌握用伏特表和安培表测量电池电动势和内电阻的方法，学会利用图象法处理数据的方法．在闭合电路中，由闭合电路的欧姆定律可得电源的电动势E、内阻r、路端电压U、电流I存在关系为U＝E－Ir，E、r在电路中不随外电阻R的变化而改变．测定电源的电动势和内阻可用三种方法：方法一：测量原理图如图1所示，采用改变外电阻，可测得一系列I和U的值(至少6组)，然后再在U—I图象中描点作图，所得直线与纵轴的交点即为电动势E，图线斜率的绝对值为内阻r，这种方法叫伏安法，用电流表和电压表．图1特别提醒基础实验是伏安法．安阻法和伏阻法是在伏安法实验的基础

2、上的提高．实验数据也可以用图象法处理．由E＝U＋Ir，有U＝E－Ir，故根据伏安法数据作出U—I图象(如图2所示)．图2电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线若干、坐标纸．1．按如图3所示电路图连接成电路，电流表取0.6A量程，电压表取3V量程，将滑动变阻器阻值调到有效电阻最大(图中左端)．图32．检查电路无误后，闭合电键，移动滑动变阻器触头的位置，使电流表有明显示数，记下一组(I，U)值．3．改变滑动变阻器滑片的位置5次，用同样的方法，再测出5组(I，U)数值．然后断开电键，整理好仪器．4．建立坐标系、描点．纵轴表示电压，横轴表示电流，取合适的标度

3、，使所描坐标点绝大部分分布在坐标纸上，必要时纵坐标可以不从零开始取值．5．根据描出的坐标点作出U—I图象，并延长与两坐标轴相交．图4特别提醒滑动变阻器为外电阻，列表记录两读数，电压变化便于作图，U轴起点要看清楚，求解E、r要用U—I图．1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选得大些(选用已使用过一段时间的干电池)．2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化．3．在画U－I图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上．不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较

4、远的点，以减小偶然误差．图5用伏安法测电源电动势和内阻的方法很简单，但系统误差较大，这主要是由于伏特表和安培表内阻对测量结果的影响而造成的．用这种方法测电动势可供选择的电路有两种，如图6甲、乙所示．图6同样的分析方法，可分析出当选用乙图进行测量时，仍把滑动变阻器作为外电路，因此安培表应看做内电路的一部分(如图6乙中虚线框内所示)，因为安培表和电池串联，所以等效内阻r测应等于电池真实阻值r真和安培表电阻RA之和，即r测＝r真＋RA>r真，此时如果断开外电路，则电流为零，安培表两端电势相等，等效电源的电动势E测就是电源电动势的真实值E真，即E测＝E真．题型一实

5、验原理及数据处理[例1]用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用的电路如图7所示，一位同学测得的6组数据如下表所示．图7组别I/(A)U/(V)10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05(1)试根据这些数据在图8中作出U—I图线．图8(2)根据图线得出电池的电动势E＝________V，电池的内阻r＝________Ω.(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，可利用公式E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r算出E和r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第________组和第_

6、_______组的数据，求得E和r误差最大．[解析](1)图线如图9所示．图9[答案](1)如图9所示(2)1.460.71(3)34变式1—1利用电压表和电流表测一节干电池的电动势E和内电阻r，电路如图10所示，图中R1为粗调滑动变阻器，R2为微调滑动变阻器，实验得到的四组数据，如表中所示．图10I/mAU/V50.01.3575.01.35100.01.20150.01.05(1)表中数据经处理后，可以确定电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.(2)现有滑动变阻器：A(0～10Ω，1A)，B(0～50Ω，0.5A)，C(0～500

7、Ω，0.5A)．那么在本次实验中，滑动变阻器R1应选用________，R2应选用________(选填“A”、“B”或“C”)．答案：(1)根据表中数据作出电源的U—I图象，如图11所示，从图中可以得出，图线在U轴上的截距为1.5V，即电源的电动势为：E＝1.5V，图线斜率的绝对值为3，即电源的内电阻为：r＝3Ω.图11(2)粗调变阻器的最大阻值较大，为了便于调节，滑动变阻器R1应选B；微调变阻器的阻值较小，R2应选A.题型二实验原理、方法的创新[例2](2009·北京高考)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内

8、电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.