资源简介

《高中物理实验》
测量电源的
电动势和内阻
目录
01
02
03
04
实验仪器及步骤
数据分析及处理
误差分析及讨论
实验目的及原理
05
实验的典型例题
目录
CONTENTS
PART 01
实验目的及原理
实验目的
知道测量电源电动势和内阻的实验原理,进一步感受电源路端电压随电流变化的关系.
用伏安法测电动势和内阻时，会选择电压表、电流表的量程，正确接线。
会设计表格记录数据，学会根据图象合理外推进行数据处理的方法.
尝试分析电源电动势和内阻的测量误差,了解测量中减小误差的方法.
实验原理
方法一：根据闭合电路欧姆定律进行电源电动势的测量，由????=????????+????，得????=????+????????，改变滑动变阻器，如果能测出U、I的两组数值，就可以列出两个关于E、r的方程。因此用电压表、电流表加上一个滑动变阻器R，就能测定电源的电动势和内阻。
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方法二：由????=????????+????，得????=????????+????????，，测量两组I与R也可以解出E和r。
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方法三：由????=????????+????，得????=????+????????????，测量两组U与R也可以解出E和r。
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实验原理
图像法处理数据：由方法一测量多组U、I数值通过描点拟合得到如图U-I图像。
由公式????=????+????????，分析可知电源电动势E和内阻r是定值，因而U是I的一次函数，即U-I图像是一条直线，它在U轴上的截距表示外电路断路时候（电流为0）的路端电压，即电源电动势；它与I轴的截距表示外电路短路时（路端电压为0）的电流，利用关系式????=????????????????，可求得电源内阻。
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实验原理
图像法处理数据：由于干电池的内阻较小，当电流变化时，电压的变化可能较小。为了得到更加精确的测量结果，作图时，电压轴的起点标度一般不从0开始，应根据实验数据选择合适的起点标度。
此时电源的内阻可由
求得（注意两点选取
尽量远一些，且不要选描点
数据点）。
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
干电池1节、电流表1只、电压表1只、滑动变阻器1个、开关1个、导线若干。
实验步骤
1.检查电表的指针是否指在“0”刻度线，若不是应进行机械调零。
2.确定电流表、电压表的量程，电流表采用内接法，滑动变阻器采用限流式接法。
4.闭合开关，改变滑动变阻器的阻值（10次
），读出电流表和电压表的示数，记录数据。
5.拆除电路，整理实验器材放回原位。
6.根据记录数据在坐标纸上作出U-I图像，分析计算得出电源电动势及内阻阻值。
3.按照如图电路图连接实物元器件，检查线路，滑动变阻器滑片置于接入电阻最大端（如图置于左端）。
注意事项
1.干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势E会明显下降，内阻也将明显增加，故长时间放电电流不宜过大(例如，用1号干电池进行实验，长时间放电电流不要超过0.3A，短时间放电电流不宜超过0.5A)。电流表读数要快，每次读完后立即断开开关。
2.将滑动变阻器接入电路，在闭合开关之前，应将滑片置于使接入电路的变阻器电阻最大的位置。
3.在移动滑片改变外电路的电阻时，要注意电流表示数的变化，不要使电路中的电流过大，从而超过电流表的量程，更不允许使变阻器的阻值趋近于零而造成短路，损坏电流表和电源。
4.由于干电池的内阻较小，当电流变化时，电压的变化可能较小。作图时，电压轴的起点标度一般不从0开始，应根据实验数据选择合适的起点标度。
PART 03
数据分析及处理
数据处理及分析
【数据记录】
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U/V
I/A
【描绘电源的U-I图像】
【实验结论】由U-I图像可知：一节干电池的电动势E=_______；内阻r=_________。
PART 04
误差分析及讨论
问题讨论及误差分析
误差分析：本实验中产生的误差的主要因素有哪些？
本实验的系统误差来自于电流表的内、外接。
如图甲为电流表内接法，电压测量值正确，电流测量值偏小（来源于电压表的分流作用），测量结果：E测如图乙为电流表外接法，电流测量值正确，电压测量值偏大（来源于电流表的分压作用），测量结果：E测=E真，r测>r真
PART 05
实验的典型例题
在日常生活中充电宝可以像
电源一样使用，小明尝试测
量某充电宝的电动势E及内阻
r(E约为5V，r约为零点几欧
姆)，现有实验器材：量程
为3V的电压表V，量程为0.3A
的电流表A(具有一定内阻)，
定值电阻R=40Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干。
①小明设计的实验电路原理图如图1，其定值电阻R的作用是_________；
②实验中，以电流表示数I为横坐标，电压表示数U为纵坐标得到图2所示的图像，其中图像与纵轴交点的纵坐标为U1，与横轴交点的横坐标为I1。则E=__________，r=__________。(均选用U1、I1、R表示)
实验的典型例题
保护电压表和电流表
U1
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