实验 测定电源的电动势和内阻.doc

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1、沁阳市物理备课组主备张卫平审定张德华2007年12月18日实验测定电源的电动势和内阻【实验目的】1．掌握利用电压表和电流表测量电池电动势和内电阻的方法；2．学会利用图线处理数据的方法。3．使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。【实验原理】由闭合电路的欧姆定律I＝E／（R＋r）可得：　U＝E－Ir，式中E、r为电源电动势和内电阻，在电路中不随外电阻的变化而改变。当外电阻

2、R变化时，路端电压U及电路中的电流I将发生改变。如改变外电阻，求得n组U、I值，即可由公式法或图象法求得E、r。【实验器材】电流表，电压表，滑动变阻器，开关，电池，电池盒，一小电阻（可充当电源内阻），导线若干。【实验步骤】VARS图1⑴连接电路，如图1所示。电流表取0.6A量程，电压表取3V量程，移动触头位置，使电键刚闭合时，连入电路的有效阻值最大。⑵测几组（I，U）值。闭合电键，移动变阻器触头位置，使电流表有明显示数，记下一组（I，U）值，断开电键，用同样方法，多次移动变阻器触头位置，记录多组（I，U）值

3、，然后断开电键。⑶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，使所描坐标点分布绝大部分坐标纸，必要时纵坐标可以不从零开始计数。⑷据描出的坐标点作出U～I图象。应使图象尽量多地通过描出的点，不在图象上的点要尽量对称地分布于图线两侧，对于个别离图线较远的点，误差很大，应坚决舍弃。⑸测算电动势和内电阻。准确读出U～I图象与纵轴和横轴的交点坐标，并代入U=E-Ir中，算出E，r。【注意事项】1．由于干电池的内电阻较小（0．5欧～1．5欧），如果电路短路，电路中电流过大，会损坏电表和电池，因而调节滑动

4、变阻器时要防止电阻为零的情况发生。2．一般来说干电池的电动势和内电阻是要变化的，随着电池使用时间的增加，它的电动势减小，内电阻增加。实验中使用电动势为1．4伏左右半新电池效果较好。如果是新电池，电动势在1．55伏到1．58伏之间，使用前应用小电流放一下电，使电动势降到1．5伏，并且稳定下来。3．实验时为了不使在外电阻较小时，电路中的电流长时间超过干电池的正常放电电流（0．3安），应使通电时间越短越好，只是在读取数据时让电路接通，否则易损伤电池。4．改变滑动变阻器的阻值时，最好让两个电表中的一个表的指针指整数

5、格，每次的电阻值的变化适当大一些，可以减小读数误差，电表读数应多估计一位。5．图线坐标轴的单位长度取得是否合适直接影响作图的准确性。图线的倾角最好接近45°，坐标原点可以不从零开始，比如纵坐标原点可从比测量时的最小电压稍小的某一电压值U0开始。但这时图线与横轴的交点I不再是短路电流，电源内电阻为：【误差分析】实验中的误差属于系统误差，因为 电压表的分流作用所以 I真=I测＋IV即（I真-I测）↑，反映在图线上：当U=0时，IV→0 I→I真故r真＞r测 E真＞E测第4页共4页沁阳市物理备课组主备张卫平审定张

6、德华2007年12月18日【经典例题】例1（2006广东）某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1）、电阻箱（0～99.99）、滑动变阻器（0～10）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。（1）该同学按图连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20。试分析该测量产生误差的原因是____________________________________

7、_____。（2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：①______________________________________________________________；②______________________________________________________________。（3）图是由实验数据绘出的图象，由此求出待测干电池组的电动势E＝____________V、内阻r＝_____________。（计算结果保留三位有效数字）ACDSKAPBRRAE　

8、r图　7【答案】：（1）并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大（2）①调节电阻箱R，断开开关K，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数；②断开开关D，再次调节电阻箱R，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数（3）2.81　2.33【解析】：测定电源电动势和内阻实验的原理知，此种接法出现误差的原因是电流表的分压作用。而R=r+r，图线的斜率表示电源电动势的倒数，据此得出电动势E＝2.81V,内阻r＝