测量电源的电动势和内阻

第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路
第3节 测量电源的电动势和内电阻
[知识准备]
1．实验目的
用闭合电路欧姆定律测定电池的电动势和内电阻．
2．实验原理
（1）根据闭合电路欧姆定律E = U + Ir 可知，当外电路的电阻分别取R1、R2 时，有E = U1 + I1r和E = U2 + I2r可得出电动势E和内电阻r．可见，只要测出电源在不同负载下的输出电压和输出电流，就可以算出电源的电动势和内电阻．
（2）为减小误差，至少测出6组U、I值，且变化范围要大些，然后在U-I图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出 E、r
3．实验器材
被测电池（干电池）、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线等．
4. 探究过程
（1）确定电流表、电压表的量程，按右图所示电路把器材连接好．
（2）把变阻器滑片移到一端使阻值达到最大．
（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组 I、U 值；
（4）断开电键，整理好器材；
（5）数据处理：用原理中方法计算或在 U－I 图中找出E、r ．
5．注意事项
（1）本实验在电键S闭合前，变阻器滑片应处于阻值最大处．
（2）画 U－I图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，从而提高精确度．
（3）在画 U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标 I 必须从零开始）．但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势 E ，图线斜率的绝对值仍为内阻 r .
[同步导学]
例1 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ.下面分别为实验原理图及所需的器件图.
（1）试在下图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.
I(A)0.120.200.310.320.500.57
U(V)1.371.321.241.181.101.05

（2）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据图象读出电池的电动势E= V，根据图象求出电池内阻r= Ω.

例2 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材
① 干电池（电动势约1.5v，内阻小于1.0Ω） ② 电流表（满偏电流 3mA 内阻 Rg=10Ω)
③ 电流表（0～0.6A ，内阻0.1Ω ) ④ 滑动变阻器 Rl(0～20Ω,10A )
⑤ 滑动变阻器 R2(0～100Ω, 1A ) ⑥ 定值电阻 R3=990Ω
⑦ 开关、导线若干
（1）为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是 （填写字母代号）
（2）请画出你利用本题提供的器材所设计的实验电路图．
（3）右上图为某一同学根据他所设计的实验绘出的I1-I2图线（ I1 为电流表的示数，I2 为电流表的示数），由图线可求得被测电池的电动势 E= V ，内电阻 r= Ω。


[同步检测]
1．在《测定电池的电动势和内电阻》的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪些仪器.可以达到测定目的()
A．一只电流表和一只滑动变阻器 B．一只电流表和一只电压表
C．一只电流表和一只电阻箱 D．一只电压表和一只电阻箱
2．在测定电池的电动势和内电阻的实验中，除电池外，采用下列哪组器材可以进行实验（ ）
A．电压表、电流表和滑动变阻器 B．电压表和滑动变阻器
C．电流表和电阻箱 D．电压表和电阻箱
3．某实验小组用伏安法测两节干电池的电动势和内电阻，实验线路接成如图所示的情况，在合上开关S之前，此线路有三个主要错误需要纠正，这三个错误的纠正是：
（1） ；
（2） ；
（3） 。

4．给你一个伏特表、一个电阻箱、电键及导线等，如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内电阻．
（1）画出电路图。
（2）实验过程中，将电阻箱拨到 45Ω时，伏特表读数为0.90V；若把电阻箱拨到如上图所示的 Ω时，伏特表的读数如上图所示，是 V．
（3）根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势 E= V。
5． 要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r（约几欧），提供下列器材：电压表V（量程3V，内阻1kΩ）．电压表V2（量程15V，内阻2kΩ）、电阻箱（0～9999Ω）、电键、导线若干．某同学用量程为15 V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：
（1）合上电键S，将电阻箱R阻值调到R1＝10Ω，读得电压表的读数为U1　．
（2）将电阻箱R阻值调到R2＝20Ω，读得电压表的读数为U2，由方程组U1＝E－U1r/R1、U2＝E-U2/R2 解出E、r为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？


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