2016年高考河北省邯郸《高中物理实验手册》第二部分 实验12 测定电源的电动势和内电阻

2016年高考河北省邯郸《高中物理实验手册》第二部分 实验12 测定电源的电动势和内电阻内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 实验目的1. 学习用伏安法测电池的电动势和内电阻。 2. 学习用图像法处理数据。 实验器材伏特表，安培表，滑动变阻器（010 欧姆） ，待测电源（1 号干电池 2 节） ，电键，导线若干，电阻箱或定值电阻（3 欧姆）实验原理一个电动势为 E，内阻为 r 的电源与负载电阻 R 构成一闭合电路如图61 ，根据全电路欧姆定律，电动势 E，内电阻 r，电源的路端电压和通过电源的电流 I 之间有如下关系：E = U + I 和 r 是一定的， I 和 U 都随负载电阻 R 的改变而改变。 只要改变 R 的阻值，即可测出两组 I 和 U 数据，然后代入方程组：E = I1 r ( 2、1)E = I2 r (2)就可以求出电动势 E 和内电阻 r。 但这样做偶然误差较大。 为了减小偶然误差，我们可以多测几组 I 和 U 的数据（例如 6 组或 8 组）分别代入公式：, 211211最后求出平均值。 1 图 62高中物理资源下载平台世昌的博客 I 图线法对伏安法测得的数据进行处理。 从图 62 可以看出U 是 I 的一次函数，所以 UI 图线应是一条斜率为负值的直线。 其特点是：（1） I = 0 时，U = E。 这就是说，当外电路断路时，路端电压等于电源电动势。 反映在 UI 图线上就是图线在纵轴 U 上的截距等于电源的电动势 E。 （2） R = 0 时，U = 0，这时 I = I 3、短 ，当电源短路时，路端电压为零，是等于短路电流 I 短。 反映在 UI 图线上就是斜线在横轴 I 上的截距等于 I 短 ，根据 ，可知 ，从图中求r短 短r出 E 和 I 短。 实验指导1由于电池的内阻较小，每个不大于。 当电流最大为 时，电池的内部压降不过 ，这样就给采集电压数据造成了一定困难。 为此建议在电路中串入一个 3 欧的定值电阻（也可用电阻箱代替） ，如图 63 所示。 把串入的定值电阻看成是一个电源的内阻，待算出后再减去，则可得到电池的内阻。 由于串联了 3 欧的电阻，使得“电源”内阻加大（约为 4 欧左右） ，这样当电流仍为 时，电池的内部压降可以达到 2 伏多。 从采集数据的角度说 4、要方便得多了。 但串入的定值电阻也不宜过大，否则会使实验的相对误差过大。 2因为中学物理实验所用电压表的量程都是两档。 并且考虑到电表指针摆动范围在 1/3 量程以上有效。 建议实验时用两节干电池串联作为电源，求出的电动势和内电阻均除以 2 作为实验结果。 3用伏安法进行实验有两种电路联接方式。 参见图 63 和图 64。 考虑到伏特表和安培表内阻对实验结果的影响，如果不是高内阻电源（如叠层电池） ，应采用图 63 电路进行实验。 4当用两节干电池作电源，串一个 3 欧的电阻进行实验时，输出电压一般都在 2 伏以上。 所以在做图线时，纵轴（U 轴）的起点不宜从 0 开始，因为3 图 64高中物理资源下载平台世 5、昌的博客 ，图线只集中在图的上面 1/3 部分，这是不符合作图要求的。 所以纵轴的起点要视电压的实验值（最小值）而定，但图线与横轴交点不在是短路电流，这一点请注意。 5实验前先估算一下实验中可能出现的电压、电流值，合理选择各仪表量程。 6一号干电池长时间放电不宜超过 ，短时间放电不宜超过。 每次读数时通电时间不宜过长，电流不宜过大，否则电池的电动势会迅速跌落，内阻剧增。 实验步骤1. 按图 63 所示电路连接实验线路。 其中电源是两节一号电池，与之串联的定值电阻为 3 欧。 2. 移动滑线变阻器的滑动触头，使它的电阻处于最大值。 然后闭合电键 . 每次改变 R 的阻值，读出对应的安培表示数和伏特表示数，将 6、每次的读数记入表格，至少测六组实验数据。 4. 在坐标纸上以电流 I 为横坐标，路端电压 U 为纵坐标，描出所记录的各组 I 和 U 值的对应点。 5. 根据描出的各实验点作出 UI 图线。 由此图线确定出电源的电动势和内电阻。 然后计算出平均每一节干电池的电动势和内电阻。 问题思考 1既然理论上已证明这里的 U I 图线是一条直线，那么做两组（ ）值，描出两个对应的点，就可以确定此直线。 为什么要测多组（ ）值，描出多个对应点后再作图。 这样做的意义是什么。 2不用定值电阻再做一次这个实验，你发现伏特表读数的变化与有定值电阻时有什么不同。 为什么。 3. 在测定电池的电动势和内阻的实验中，测得几组电流和路端电压的值如下表所示，请根据测得的数据利用图线法求出电池的电动势和内阻。 图 65高中物理资源下载平台世昌的博客。