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课件网) 测定电源的电动势和内阻 一、实验目的 1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方 法；进一步理解闭合电路欧姆定律． 2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法． 二、实验原理 1．实验依据：闭合电路欧姆定律． 2．实验电路：如图实－3－1所示． 图实－3－1 3．E和r的求解：由U＝E－Ir 得： 解得： 4．作图法数据处理，如图实－3－2所示： (1)图线与纵轴交点为电动势E. (2)图线与横轴交点为短路电流 I短＝ . (3)图线的斜率的大小表示内阻r＝ | |. 图实－3－2 三、实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔． 四、实验步骤 1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图实－3－1 所示连接好电路． 2．把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端． 3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记 录一组数据(U1，I1)．用同样方法测量几组I、U值．填入 表格中． 4．断开开关，拆除电路，整理好器材． 五、数据处理 本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法． 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组 U/V I/A 法一 取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小． 法二 以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率大小即为电池的内阻r，即r＝| |. 六、注意事项 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的 大些(选用已使用过一段时间的干电池)． 2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应 立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象 严重，使得E和r发生明显变化． 3．测出不少于6组I和U的数据，且变化范围要大些，用方 程组求解时，类似于逐差法，要将测出的U、I数据中， 第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组 为一组，分别解出E、r值再求平均． 4．在画U－I图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上， 不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别 离开直线较远的点，以减小偶然误差． 5．干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数 据点将呈现如图实－3－3甲所示的状况，使下部大面积 空间得不到利用．为此，可使纵坐标不从零开始而是根 据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)， 如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误 差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线 与纵轴的截距仍为电动势．要在直线上任取两个相距较 远的点，用r＝| |计算出电池的内阻r. 图实－3－3 七、误差分析 1．由读数和电表线性不良引起误差． 2．用图象法求E和r时，由于作图 不准确造成误差． 3．本实验采用图实－3－1所示的测 量电路是存在系统误差的，这是 由于电压表的分流IV引起的，使电 流表的示数I测小于电池的输出电流I真． 因为I真＝I测＋IV，而IV＝U/RV，U越大，IV越大，U趋近 于零时IV也趋近于零．所以此种情况下图线与横轴的交 点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势 的测量值，比真实值偏小．修正后的图线如图实－7 －4所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测
