高中物理《測量電源的電動勢和內阻》知識點

[知識準備]

1．實驗目的

用閉合電路歐姆定律測定電池的電動勢和內電阻．

2．實驗原理

（1）根據閉合電路歐姆定律E = U + Ir 可知，當外電路的電阻分別取R1、R2 時，有E = U1 + I1r和E = U2 + I2r可得出電動勢E和內電阻r．可見，只要測出電源在不同負載下的輸出電壓和輸出電流，就可以算出電源的電動勢和內電阻．

（2）為減小誤差，至少測出6組U、I值，且變化範圍要大些，然後在U-I圖中描點作圖，由圖線縱截距和斜率找出 E、r

3．實驗器材

被測電池（乾電池）、電流表、電壓表、滑動變阻器、電鍵和導線等．

4. 探究過程

（1）確定電流表、電壓表的量程，按右圖所示電路把器材連接好．

（2）把變阻器滑片移到一端使阻值達到最大．

（3）閉合電鍵，調節變阻器，使電流表有明顯示數．記錄一組電流表和電壓表的示數，用同樣方法測量並記錄幾組 I、U 值；

（4）斷開電鍵，整理好器材；

（5）數據處理：用原理中方法計算或在 U－I 圖中找出E、r ．

5．注意事項

（1）本實驗在電鍵S閉合前，變阻器滑片應處於阻值最大處．

（2）畫 U－I圖線時，由於讀數的偶然誤差，描出的點不在一條直線上，在作圖時應使圖線通過儘可能多的點，並使不在直線上的點均勻分佈在直線的兩側，從而提高精確度．

（3）在畫 U－I圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據測得的數據從某一恰當值開始（橫座標 I 必須從零開始）．但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流，而圖線與縱軸的`截距仍為電動勢 E ，圖線斜率的絕對值仍為內阻 r .

[同步導學]

例1 在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內電阻的實驗中,所用電流表和電壓表的內阻分別為0.1Ω和1kΩ.下面分別為實驗原理圖及所需的器件圖.

（1）試在下圖中畫出連線,將器件按原理圖連接成實驗電路.

I(A) 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57

U(V) 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05

（2）一位同學記錄的6組數據見表.試根據這些數據在下圖中畫出U-I圖線.根據圖象讀出電池的電動勢E= V，根據圖象求出電池內阻r= Ω.

例2 在測定一節乾電池的電動勢和內電阻的實驗中，備有下列器材

① 乾電池（電動勢約1.5v，內阻小於1.0Ω） ② 電流表（滿偏電流 3mA 內阻 Rg=10Ω)

③ 電流表（0～0.6A ，內阻0.1Ω ) ④ 滑動變阻器 Rl(0～20Ω,10A )

⑤ 滑動變阻器 R2(0～100Ω, 1A ) ⑥ 定值電阻 R3=990Ω

⑦ 開關、導線若干

（1）為方便且能較準確地進行測量，其中應選用的滑動變阻器是 （填寫字母代號）

（2）請畫出你利用本題提供的器材所設計的實驗電路圖．

（3）右上圖為某一同學根據他所設計的實驗繪出的I1-I2圖線（ I1 為電流表的示數，I2 為電流表的示數），由圖線可求得被測電池的電動勢 E= V ，內電阻 r= Ω。

[同步檢測]

1．在《測定電池的電動勢和內電阻》的實驗中，待測電池、開關和導線配合下列哪些儀器.可以達到測定目的( )

A．一隻電流表和一隻滑動變阻器 B．一隻電流表和一隻電壓表

C．一隻電流表和一隻電阻箱 D．一隻電壓表和一隻電阻箱

2．在測定電池的電動勢和內電阻的實驗中，除電池外，採用下列哪組器材可以進行實驗（ ）

A．電壓表、電流表和滑動變阻器 B．電壓表和滑動變阻器

C．電流表和電阻箱 D．電壓表和電阻箱

3．某實驗小組用伏安法測兩節乾電池的電動勢和內電阻，實驗線路接成如圖所示的情況，在合上開關S之前，此線路有三個主要錯誤需要糾正，這三個錯誤的糾正是。

4．給你一個伏特表、一個電阻箱、電鍵及導線等，如何根據閉合電路歐姆定律測出一節舊乾電池的電動勢和內電阻．

（1）畫出電路圖。

（2）實驗過程中，將電阻箱撥到 45Ω時，伏特表讀數為0.90V；若把電阻箱撥到如上圖所示的 Ω時，伏特表的讀數如上圖所示，是 V．

（3）根據以上實驗數據，可以算出該節乾電池的電動勢 E= V。

5． 要求測量由2節乾電池串聯而成的電池組的電動勢E和內阻r（約幾歐），提供下列器材：電壓表V（量程3V，內阻1kΩ）．電壓表V2（量程15V，內阻2kΩ）、電阻箱（0～9999Ω）、電鍵、導線若干．某同學用量程為15 V的電壓表連接成如圖所示的電路，實驗步驟如下：

（1）合上電鍵S，將電阻箱R阻值調到R1＝10Ω，讀得電壓表的讀數為U1 ．

（2）將電阻箱R阻值調到R2＝20Ω，讀得電壓表的讀數為U2，由方程組U1＝E－U1r/R1、U2＝E-U2/R2 解出E、r為了減少實驗誤差，上述實驗在選擇器材和實驗步驟中，應做哪些改進？