高中物理测定电源的电动势和内阻

难点难点 9696 测定电源的电动势和内阻测定电源的电动势和内阻 1．实验原理 闭合电路的欧姆定律，E=U+h 2．常用的测量方法 (1)滑动变阻器+电压表+电流表法，称为伏安法． (2)电阻箱+电流表法，称为安阻法． (3)电阻箱+电压表法，称为伏阻法． 3．电路连接 用伏安法测一节干电池的电动势(约 1:5 V)与内阻时，电压表的量 程选 3V、电流表的量程选0.6 A，滑动变阻器采用限流式接法，原理 图如图所示． 4．数据处理 处理数据的方法，有两种（以伏安法为例） 第 1 页共 6 页 5．误差分析 本实验“伏安法”及“电阻箱+电压表法”测的是电源与电压表并 联成的等效电源的电动势和内阻， 故可推出电动势和内阻的测量值均 小于真实值；“电阻箱+电流表法”测的是电源与电流表串联组成的等 效电源的电动势和内阻，故可推出电动势的测量值等于真实值， 内阻 的测量值大于真实值， 提示：由于实验室中配备的电压表内阻一般较大，故其分流较小， 用“伏安法”进行实验时，相对待测电源而言，采用电流表的外接法 误差较小． 如果要测的电池内阻比较小， 通常可串联一定值电阻作为保护电 阻，以起到保护电源的作用，此时可把定值电阻等效为电源内阻，如 典例典例 3838．． 求内阻（斜率）时，一定要注意纵轴电压不是从0 开始的， 典列D某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实 验中，串联了一只 2 Q 的保护电阻 R。 ，实验电路如图甲所示． 第 2 页共 6 页 (1)按电路原理图甲连接实物图乙． (2)该同学连好电路后，顺利完成实验，测得下列五组数据： 根据数据在图丙坐标上画出 U-I 图像，并求出该电池的电动 (3)在本实验中，由于电压表 V 的分流作用，所以通过电源的电 流 大于电流表的示数， 所以产生系统误差的原因是电压表 V 的分流作用． 第 3 页共 6 页 典例典例 3939 测电池的电动势和内阻的原理公式是 E=（R+r +rx。 ） ， 根据原理公式先画出本题的实验原理图更便于实物电路图的连接， 原 理图如图所示． 体会典例 39 数据处理的方法——图像法，不选择作 I-R 图像而 选择作出 R 一 1/I 图像，这种方法跟研究加速度与质量的关系时， 不 利用 a-m 图像而是利用 a 一 1/M 上图像寻找结论是相同 m 的， 这是高 中物理实验中数据处理的一种基本思想——“化曲为直”的思想． 某同学手制作了一个电池．该司学想测量一下这个电池的电动势E 和内阻 r，但是从实室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为 999.9 Ω ，可当标准电阻用） 、一只电流表（量程， 。=0.6 A，内阻 rk=0.1 Ω ）和若干导线． (1)请根据测定电动势 E 和内阻 r 的要求，设计图甲中器件的连画 线把它们连接起来． (标 第 4 页共 6 页 (1)考虑电表本身电阻对测量结果的影响， 分析造成本实验系错误 的原因是； （2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读取与R 对应的电流表的 示数， ，并 作记录，当电阻箱的阻值R=2.6 Q 时，其对应的电流表的示数如图乙 所示．处理实 验数据时，要计算出每个电流值，的倒数1/I 一；R 一 1/I 坐标图如 图丙所示，图中已标注出了(R，1/I)的几个与测量对应的坐标点．请 你将与图乙实验数据对应的坐标点也注在图丙上． (3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线． (4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势 E=____V， 内阻 r=____Q． ●解析◆(1)根据闭合电路欧姆定律， 测量电池的电动势和内阻， 需要得到电池的路端电压和通过电池的电流， 在本实验中没有电压表， 但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电池的路端电压， 通过电流表的电流也是通过电池的电流， 所以只需要将电流表和电阻 第 5 页共 6 页 箱串联接在电池两端即可，实物图的连接如图丁所示．‘ (2)如图戊所示． 电器 图丁图戊 (3)如图戊所示． (4)由闭合电路欧姆定律有： E=I(R+r +rs)，解得：R=E．÷一 (r+rg)，根据R 一÷图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻 为直线在纵轴负方向的截距的绝对值减去电流表的内阻，则E=1.5 V．r =0.3 Ω． 第 6 页共 6 页