完整版测定电源电动势和内阻正式版

1、实验十二测定电源电动势和内阻一目的: 掌握利用电压表、电流表测量电池电动势和内电阻的方法,并通过设计电路和仪器选择,学I将发生改变.假设改变外电阻,可求得电变.n组会利用图线处理数据的方法.二原理：如图实12-1所示,由闭合电路的欧姆定律I =E可得：U = E-Ir,式中 E、r为电源 R r动势和内电阻,在电路中不随外电阻的变化而改当外电阻R变化时,路端电压 U及电路中的电流U、I值,即可由公式法或图像法图实12-2求得E、r.三器材：待测干电池,电压表0-3V,电流表0-0.6A,滑动变阻器0100,电键,导线.四步骤：1 .电流表用0.6A量程,电压表用 3V量程,按原理图连接好电路.

2、2 .把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大.3 .闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据I1、5,用同样方法测量几组I、U的值,并记录.4 .断开开关,整理好器材.5 .处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值.五数据记录与处理：除用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值,最后分别算出它们的平均值外,还可以用作图法来处理数据,即在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组 I、U值画出U-I图象,所得直线跟纵轴的交点即为电动势值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值.六本卷须知：1 .由于干电池的内电阻较小0. 5欧1. 5欧,如果电路短路,电路中电流过大,会 损坏电

3、表和电池,因而调节滑动变阻器时要预防电阻为零的情况发生.2 . 一般来说干电池的电动势和内电阻是要变化的,随着电池使用时间的增加,它的电动 势减小,内电阻增加.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻最好大些,可选用已使 用过一段时间的1号干电池.实验中使用电动势为1. 4伏左右半新电池效果较好.3 .实验时为了不损伤电池,应使通电时间越短越好,只是在读取数据时让电路接通.4 .改变滑动变阻器的阻值时,最好让两个电表中的一个表的指针指整数格,每次的电阻 值的变化适当大一些,可以减小读数误差.5 .图线坐标轴的单位长度取得是否适宜直接影响作图的准确性.图线的倾角最好接近 45.,坐标原点可以不从

4、零开始,但这时图线与横轴的交点I不再是短路电流,电源内电阻为:r =tan« = 0在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧.个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑.这样,就可使偶然误差得到局部的抵消, 从而提升精确度.七例题：例1,测量电源的电动势 E及内阻r E约为4.5V, r约为1.5 Q.器材：量程 3V的理 想电压表,量程0.5A的电流表具有一定内阻,固定电阻 R=4Q,滑线变阻器Ri,电键K, 导线假设干.画出实验电路图,图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出.实验中,当电流表读数为Ii时,电压表读数为Ui；当电流表读数为I2时,电压表读数

5、为U2. 那么可以求出E=, r=.用Ii, I2, Ui, U2及R表示解：在有理想电压表并可以直接测量的情况下,首先用理想电压表直接测量电源电动势.在没有理想电压表可用的情况下,电源的电动势和内电阻是间接测量的物理量.可按“两表一变阻或“一表一箱方法测量.此题是给出了理想电压表,但是量程却小于电源的电动势.这样就要用“两表一变 阻或“一表一箱的方法测量.参考给出 的器材,选用“两表一变阻之法.当电压 表的量程小于电源电动势时,就要做一次串 联分压.见图实i2-3电路图.路端电压的最大值是电源电动势的大R=4Q起到了保护电压表小,串上电阻后,电压表所测的只是路端电压的一局部,定值电阻 的作用

6、.两电路及相对应的规律如下：例2,用电压表和电流表测电源的电动势和内电阻,既可用图实i2-4甲图所示的电路,L3QA UN图实12-4上.401 301.20140rooOJO O.2O 030 O/W OJO jza 再也 可 用 乙 图 所 示 的 的 电路.现使用甲图所示的电路,测得多组数据,把它们标在坐标纸上,并作出路端电压U与干路电流I的U-I图像如图丙所示.(1)由丙图图像可知,电源的电动势E=V,内电阻r=0.(2) 考虑到电流表和电压表本身电阻对测量结果的影响,根据甲电路图得到的丙图图像并不是真正的路端电压 U与干路电流间的关系图像.请在原图像旁边定性地画出真正的U I图像.(

7、3)如果丙图是采用乙图所示的电路进行测量并作出的图像,所得的电源电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比较,各是偏大还是偏小分析与解答：(1) E=1.50V,U1 -U2I 2 I 11.50 -1.000.50-0= 1.0' J .(2)如果使用甲图所示的电路,可将电流表等效 为电源内阻的一局部,由于电源的电动势等于断路时 的路端电压,因此测出的电动势是准确的,而测出的 内电阻是电源内电阻与电流表电阻之和,是偏大的, 所以如果是甲图真正的 U-I图像,斜率比图丙所示直 线斜率小,其图象如图实 12-5中靠上图线所示；(3)使用乙图所示的电路,测得的内阻等效为电 源与电压表并联后的电

8、阻值,所以测量的内电阻阻值 偏小；而如果外电路断路,实际上电源仍与电压表连 接,因此测出的电动势偏小.U/VIMLIOOJO 0.20 0.30 0.40 0.50 才,.Z<A图实12-5(A)习题：R OE1 .图实12-6中E为直流电源,R为电阻,V为理想电 表,其量程略大于电源电动势,人和&为开关.现要利用图中路测量电源的电动势 E和内阻r,试写出主要实验步骤及结果表 式.实验步骤：图实12-62 .在测电源电动势和内电阻实验中,以下说法正确的选项是：()A.用新电池较好；B .用偏旧电池好；C.新、旧电池一样； D.以上说法都不对3 .用电流表和电压表测一节干电池的电动

9、势E和内电阻r,待测干电池的电动势约1.5V、内电阻不大于1.0 0,干电池放电电流一般不超过0.6A,可供选择的器材除电键、导线外,还A.电压表(量程 B.电压表(量程 C.电流表(量程 D.电流表(量程有：03V,内电阻约3k Q)015V,内电阻约15k )00.6A,内电阻约 0.1k Q03A,内电阻约0.02k QE.滑动变阻器(最大电阻50 Q,额定电流1.5A)F.滑动变阻器(最大电阻200 额定电流1.5A)(1)可供选择的电路如图实12-7甲、乙两种,实验中应选择图所示电路,根据所选择的(2)实验中电压表应选择,电流表应选择,滑动变阻器应选.(填序号)(3)以下是三个同学实

10、验记录电流表测量值:好.甲同学乙同学丙同学0.02A、0.06A、0.10A、0.20A、0.10A、0.40A、其中同学在限制实验条件、0.08A、0.15A、0.20A0.30A、0.40A、0.50A0.50A、0.80A、1.00A适中选取实验数据方面做得最图奖22-8(4)根据测得的数据作出上图实12-8所示的图线,那么待测干电池的电动势 E=V,内电阻r=Q.4 .在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中,根据测出的数据作出的电池A和电池B的U I图线如图实12-9所示,从图中可以看出,电池 A的电动势 a=V,内电 阻A= ;电池B的电动势 Eb=V,内电阻B= ;假

11、设将某电阻 分别接在电池 A和电池B的两极之间时,电阻消耗的电功率相 等,那么此电阻的阻值为 Q .5 .用伏安法测一节干电池的伏安图象,如图实12-10所示,根据图线答复：(1)干电池的电动势和内电阻各多大(2)图线上a点对应的外电路电阻是多大电源此时内部 功率是多少(3)图线上a、b两点对应的外电路电阻之比是多大对应 的输出功率之比是多大(4)在此实验中,电源的最大输出功率是多大6. (1)如图实12-11a所示电路测量电池组的电动势E阻r.根据实验数据绘出 1-R的图线,如图实12-11b示,其中R为电阻箱读数,I为电流表 I读数,不计电流表内阻,由此可以得到E=V, r = QoE,r

12、1/I(A-1)(2)某研究性学习小组利用图实12 11a所示电路测量电池组的电动势 E和内阻r.根据实验数据绘出如图实一一,_ 1一,1211c所本的Rj图线,其中R为电阻箱读数,I为 电流表读数,由此可以得到 E=V, r=.7.用图实12-12所示的电路(R1、R2为标准定值电阻,阻值)测量电源的电动势 E和内电阻r ,那么：(1)需要读取的数据是(2)电动势表达式 E=;内电阻表达式 r=(3)如果考虑电流表的内阻影响,电动势的测量值真实值于、“小于或“等于"),电源内电阻的测量值真实值(填 于、“小于或“等于").图实12-12参考答案：1.将K1闭合,&断开,记下电压表读数5.(如果只用理想电压表接在电源上,那么可直接测得电源的电动势为E= U1)U2 一K1、K2均闭合,记下电压表读数 U2,此状态下有E=U2+*r.结果：电源电动势E=U 1,R代入上式得内阻r = U1 U2 R.U22.B3. (1)甲；(2) A、C、E; (3)乙；(4) 1.5; 0