第九章实验十测定电源的电动势和内阻

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2025-01-03 0 0 1.3MB 14 页 5.9玖币

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实验十　测定电源的电动势和内阻

目标要求　1.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.2.掌握用图象处理实

验数据的方法.3.掌握实物图连接的技巧．

考点一　伏安法测电源的电动势和内阻

基础回扣

1．实验原理

闭合电路欧姆定律．

2．实验器材

电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．

3．实验步骤

(1)电流表用 0.6 A 的量程，电压表用 3 V 的量程，按图 1连接好电路．

图1

(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端．

(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 (I1，U1)．用同样的方

法再测量几组 I、U值，填入表格中．

(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．

4．实验数据处理

(1)列方程组，解出 E、r，并多次测量求平均值．

(2)用作图法处理数据，如图 2所示．

图2

① 图线与纵轴交点为电源电动势

E ；

② 图线斜率的绝对值为内阻

r .

5．误差分析

(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作 U－I图象时描点不准确．

(2)系统误差

① 若采用图 3所示电路

图3

本实验的误差来源于电压表的分流，通过电流表的电流小于干路电流，由 E＝U＋Ir 得知，

电动势 E测<E真，若将内阻与电源并联等效为电源，则示数为通过电源的电流，所测内

阻为等效电源的内阻(如图虚线框所示)，则 r测<r真．

因RV≫r，故 E测≈E真，r测≈r真．

② 若采用图 4所示电路，将电源与串联等效为电源，如图虚线所示，示数为等效电源

的电压，为干路电流，由闭合电路欧姆定律 E＝U＋I(r＋RA)，E测＝E真，r测＝r＋RA，若

RA未知，由于 RA与r很接近，所以 r测误差较大，故一般不采用此种接法；但若 RA已知，此

法可测 r的准确值．

图4

6．注意事项

(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．

(2)电流不要过大，应小于 0.5 A，读数要快．

(3)要测出不少于 6组的(I，U)数据，变化范围要大些．

(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据 r

＝||确定．

例1　(2020·山东卷·14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电

源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究．实验室提供的器材有：

干电池一节(电动势约 1.5 V，内阻小于 1 Ω)；

电压表 V(量程 3 V，内阻约 3 kΩ)；

电流表 A(量程 0.6 A，内阻约 1 Ω)；

滑动变阻器 R(最大阻值为 20 Ω)；

定值电阻 R1(阻值 2 Ω)；

定值电阻 R2(阻值 5 Ω)；

开关一个，导线若干．

(1)该小组按照图 5甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接

近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在 U－I坐标纸上描点，如图

乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是 ________．(单

选，填正确答案标号)

A．电压表分流

B．干电池内阻较小

C．滑动变阻器最大阻值较小

D．电流表内阻较小

图5

(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方

案，重新测量得到的数据如下表所示．

序号 1234567

I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40

U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52

请根据实验数据，回答以下问题：

①图6中已标出后 3组数据对应的坐标点，请标出前 4组数据对应的坐标点并画出 U－I图像．

图6

② 根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”)．

③ 用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图 7所示实物图连接成完整电路．

图7

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摘要：

实验十　测定电源的电动势和内阻目标要求　1.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.2.掌握用图象处理实验数据的方法.3.掌握实物图连接的技巧．考点一　伏安法测电源的电动势和内阻基础回扣1．实验原理闭合电路欧姆定律．2．实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．3．实验步骤(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按图1连接好电路．图1(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端．(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(I1，U1)．用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中．(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．4...

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