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人教版高中物理选修3-1

10 实验：测定电池的电动势和内阻

[学习目标] 1.知道测定电池的电动势和内阻的实验原理，会设计测量电动势和内阻的电路.2.掌握实验的方法和实验数据处理的方法．

一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计

1．伏安法：由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r，用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图1所示．

图1

2.安阻法：由E＝IR＋Ir可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图2所示．

图2

U

3.伏阻法：由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就

R能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图3所示．

图3

二、实验操作与实验数据的处理 1．实验步骤(以伏安法为例)

(1)电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 V量程，按实验原理图连接好电路． (2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大．

(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)．用同样的方法测量几组I、U值．

1

人教版高中物理选修3-1 (4)断开开关，整理好器材．

(5)处理数据，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻． 2．实验数据的处理 (1)公式法

依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：

实验序号 I/A U/V

分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值作为测量结果．

E1＋E2＋E3r1＋r2＋r3E＝，r＝.

33(2)图象法

①根据多次测出的U、I值，作U－I图象；

②将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E； E

③横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流；

rΔU?E

④图线斜率的绝对值等于电池的内阻r，即r＝??ΔI?＝I短，如图4所示．

1 I1 U1 2 I2 U2 3 I3 U3 4 I4 U4 5 I5 U5 6 I6 U6

图4

3．注意事项

(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表． (2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化．

(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始．

如图5所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，ΔU

内阻要在直线上取较远的两点用r＝||求出．

ΔI

2

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图5

4．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：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些．U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U－I坐标系中表示出来，如图6所示，可见E测＜E真，r测＜r真．

图6

一、伏安法测电动势和内阻

例1 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．

图7

(1)应该选择的实验电路是图7中的________(填“甲”或“乙”)． (2)现有电流表(0～0.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材： A．电压表(0～15 V) B．电压表(0～3 V) C．滑动变阻器(0～10 Ω) D．滑动变阻器(0～500 Ω)

实验中电压表应选用____________；滑动变阻器应选用________．(选填相应器材前的字母) [答案] (1)甲 (2)B C

[解析] (1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的

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