1、一、实验目的 (1)掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法。 (2)学会用图像法求电源的电动势和内阻。 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91所示,图实91,4作图法数据处理如图实92所示。图实92,(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。,方法一 联六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r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。,六、误差分析 1偶然
2、误差 (1)由读数不准和电表线性不良引起误差。 (2)用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差。 (3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化。,2系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。 (1)如图实93甲所示，在理论上EU(IVIA)r，其中 电压表示数U是准确的电源两端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大。,图 实93,乙所示，因为电压表和电池并联，所以r测小于电池内阻r真，因为外电阻R断开时，a、b两点间电压Uab等于电动势E测，此时电源与电压表构成回路，所以UabE真，即E测E真。 (2)若采用如图实94甲所示的电
3、路，IA为电源电流真实 值，理论上有EUUAIAr，其中UA不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大，当电流为零时，UA0，电压为准确值，等于E。,图实94,七、注意事项 (1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些 (选用已使用过一段时间的干电池)。 (2)要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值。,(3)画UI图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在 一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。,(4)由于干电池的内阻
4、较小，路端电压U的变化也较小，这 时画UI图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，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)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻。,八、实验改进测电源的电动势和内阻的其他几种方法 (1)用一个电流表和电阻箱测量，电路如图实95所示， 测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大。,图实95,图实97,例1 用图实98所示电路，测定一 节干电池的电动势和内阻。电池的内阻 较小，为了防止在调节滑动变阻器时造 成短路，电路中用一个定值电
5、阻R0起保 图实98 护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：,(a)电流表(量程0.6 A、3 A)； (b)电压表(量程3 V、15 V)； (c)定值电阻(阻值1 、额定功率5 W)； (d)定值电阻(阻值10 、额定功率10 W)； (e)滑动变阻器(阻值范围010 、额定电流2 A)； (f)滑动变阻器(阻值范围0100 、额定电流1 A)。,那么： (1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_V，电流表的量程应选择_A；R0应选择_的定值电阻，R应选择阻值范围是_的滑动变阻器。 (2)引起该实验系统误差的主要原因是_ _。,解析 由于一节干电池的电动势为1.5 V，故选
6、量程为3 V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧左右，加上保护电阻，最大电流在0.5 A左右，所以选量程为0.6 A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取010 能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100 会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。,系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测E真，r测r真。 答案 (1)3 0.6 1 010 (2)由于电压表的分流作用造成电
7、流表读数总是比电池实际输出电流小,例2 在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中，提供的器材有： A干电池一节 B电流表(量程0.6 A) C电压表(量程3 V) D开关S和若干导线,E滑动变阻器R1(最大阻值20 ，允许最大电流1 A) F滑动变阻器R2(最大阻值300 ，允许最大电流0.5 A) G滑动变阻器R3(最大阻值1 000 ，允许最大电流0.1 A) (1)按如图实99所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选_(填写代号)。,图实99,为使测量尽可能精确，用笔画线代替导线将如图实910所示的实物图连接成实验电路(已连接了部分线)，要求变阻器的滑片滑至最右端时，
8、其使用电阻值最大。,图实910,(2)实验步骤： 按实验要求连接好电路。闭合开关前把变阻器的滑片滑至一端，使接入电路的阻值最大； 闭合开关，调节滑动变阻器，使_的指针有明显偏转，读取_和_的示数。用同样方法测量多组数据； 断开开关，整理好器材； 数据处理。,(3)将实验测得的数据标在如图实911所示的坐标图中，请作出UI图线，由此求得待测电池的电动势E_V，内电阻r_。(结果保留三位有效数字),图实911,解析 滑动变阻器不要选阻值过大的，因为阻值过大不便于调节，当然要保证电流不超过额定值，电流表量程为0.6 A，所以选R1；UI图线中，与纵轴的交点就是电动势，斜率就是内阻。,答案 (1)E(
9、或R1) 如图所示,(2)电流表 电流表 电压表 (3)如图所示 1.50(1.471.52均对) 188(1.861.90均对),例3 某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R05)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图实912。 (1)在图实913的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接。 (2)请完成下列主要实验步骤：,检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图实914所示，读得电阻值是_； 将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49 V； 将开关S2_，电压表的示数是1.16 V；断开开关S1。 (3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_(计 算结果保留二位有效数字)。,(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”)。,图实912,图实913,图实914,答案 (1)如图所示,(2)20 闭合 (3)0.69 (4)小,
