第五节学生实验：测量电源的电动势和内阻

第五节学生实验：测量电源的电动势和内阻内容摘要：

＋ I1rE ＝ U2＋ I2r，解得： E ＝I1U2－ I2U1I1－ I2， r ＝U1－ U2I2－ I1.为了减小误差，多取几组数据，分别列若干组联立方程，求若干组 E 和 r ，最后以电动势的平均值和内电阻的平均值作为实验结果． 2． 图像法：在坐标纸上以 I为横坐标 、 U为纵坐标建立直角坐标系 ， 根据实验测得的几组数据在坐标系中描点 ， 这些点大致分布在一条直线上 ，把明显偏离的点舍去 ， 用直尺画一条直线 ， 使尽可能多的点落在这条直线上 ， 不在直线上的点大致均衡地分布在直线两侧 ． 这条直线就是方程 U＝ E－ Ir的图像 ， 由此可得 ， U轴上的截距等于电源的电动势 E， I轴上的截距等于短路电流 ， 直线的斜率等于电源的内电阻 r＝ E/I短 ． 特别提醒： 若 U轴上的数据不是从零开始的 ， 则图线与 I轴的交点就不是短路电流 ． 四 、 实物图连线问题 1． 先画出电路图 ， 这是连接实物图的依据 ． 2． 先连接干路 ， 再连接支路 ， 遵循 “ 先串后并 ”的原则 ． 3． 注意电源的正负极 ， 电表的正负接线柱 ， 电表量程的选择以及滑动变阻器接线柱的合理选用 ． 4．注意连线不能交叉，电键要能够控制电路． 即时应用 (即时突破 ， 小试牛刀 ) 的数据 ， 处理方法既能减小偶然误差 ， 又直观 、 简便的方法是 ( ) A． 测出两组 I、 U的数据 ， 代入方程组 E＝ U1＋ I1r和 E＝ U2＋ I2r， 求出 E和 r B． 多测几组 I、 U的数据 ， 求出几组 E、 r， 最后分别求出其平均值 C． 测出多组 I、 U的数据 ， 画出 UI图像 ， 再根据图像求出 E、 r D．多测几组 I、 U的数据，分别求出 I和 U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势 E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻 r 解析： 选 E、 r， 偶然误差较大； B中计算 E、 r平均值虽然能减小误差 ， 但太繁琐； D中分别求 I、 U的平均值是错误的做法 ． 课堂互动讲练 仪器的选择和电路的连接 例 1 测量电源的电动势及内阻的实验电路如图 2－ 5－ 4甲所示 ． 图乙中给出的器材有：待测的电源 (电动势约为 4 V， 内阻约为 2 Ω)， 电压表(内阻很大 ， 有 5 V,15 V两个量程 )， 电流表 (内阻不计 ， 有 A、 1 A两个量程 )， 滑动变阻器 (阻值范围 0～ 10 Ω)， 开关 ， 另有导线若干 ． 试按照图甲中的电路在图乙中画出连线 ， 将器材连接成实验电路 (要求正确选择电表量程 ， 以保证仪器的安全并使测量有尽可能高的精确度 )． 图 2－ 5－ 4 【 思路点拨 】 估算法确定电表的量程 ， 一是估计电源两端能出现的最大电压 ， 来确定电压表的量程 ， 二是估计电路中能通过的最小电流 ，只要最小电流不超量程即可 ， 因为实验中电路上尽可能使用最小的电流 ． 【精讲精析】 电源电动势大约为 4 V ，所以电压表可确定用 5 V 量程；电路中能接入的最大电阻为1 2 Ω ，最小电流为： I m i n ＝ER＝412 A ＝ 0 . 3 3 A 由此确定电流表选用 1 A 量。