測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)

1、測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)，是高中物理的重要實(shí)驗(yàn)，無論是原教科書，還是課程標(biāo)準(zhǔn)教科書，都把它列為學(xué)生實(shí)驗(yàn)；無論是普通高考大綱，還是課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)區(qū)高考大綱，都把它列為必考實(shí)驗(yàn)；從多年以及近幾年的高考試卷看，也屢屢出現(xiàn)測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的題目。筆者預(yù)測，2008年高考實(shí)驗(yàn)題可能考到有關(guān)測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的內(nèi)容。 由于新的課程標(biāo)準(zhǔn)教科書中列出了測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的三種方法，即伏安法和安阻法、伏阻法；所以本文不惜時(shí)間和筆墨把三種方法都做出來。 一、實(shí)驗(yàn)原理與方法 在閉合電路中，根據(jù)全電路歐姆定律，有      

2、其中E表示電源的電動(dòng)勢，U表示電源的路端電壓，I表示閉合電路中的電流，r表示電源的內(nèi)阻。 根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)教科書，實(shí)驗(yàn)：測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻可用三種方法： 方法1伏安法     式可變?yōu)?，改變電路的外電阻R，測出一系列的I和U值，作出U-I圖象。圖象在U軸上的截距即為電源的電動(dòng)勢，直線的斜率即為內(nèi)阻的負(fù)值。此方法叫伏安法，用伏特表和安培表。 方法2安阻法 式可變?yōu)?，或，改變電路的外電阻R，測出一系列的I和R值，作出R-1/I圖象。圖象在R軸上的截距即為電源的內(nèi)阻，直線的斜率即電源的電動(dòng)勢E。此方法叫安阻法，用安培表和電阻箱。

3、 方法3伏阻法 式可變?yōu)椋?，改變電路的外電阻R，測出一系列的U值，作出圖象。圖象在軸上的截距的倒數(shù)即為電源電動(dòng)勢，直線的斜率與截距的倒數(shù)乘積即為電源的內(nèi)阻。此方法叫伏阻法，用伏特表和電阻箱。 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是伏安法。安阻法和伏阻法是在伏安法實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的提高。 二、電路、圖象及數(shù)據(jù)推薦精選  圖1                      &

4、#160;                圖2 圖象的截距為電動(dòng)勢，斜率為內(nèi)阻。 三、誤差分析 1伏安法 （1）電流表內(nèi)接（對電池而言），電路圖如圖所示。 圖3 不考慮電流表內(nèi)阻，所得結(jié)果為測量值   推薦精選解得：， 考慮電流表內(nèi)阻，所得結(jié)果為真實(shí)值   解得：，  所以，即測內(nèi)電阻，測量值等于真

5、實(shí)值與電流表內(nèi)阻之和，測量值大于真實(shí)值，測電動(dòng)勢，測量值等于真實(shí)值。 （2）電流表外接 電路圖如圖所示。 圖4 設(shè)實(shí)驗(yàn)過程中，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端向右滑，即，則，。 不考慮電流表內(nèi)阻，所得結(jié)果為測量值  推薦精選 解得：， ，整理得 考慮電流表和電壓表內(nèi)阻，所得結(jié)果為真實(shí)值   解得：，因?yàn)樗詾樨?fù)值，所以。整理得：，整理得： 所以，即電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，測量值都小于真實(shí)值，但因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻比電池的內(nèi)阻大得多，所以，誤差較小，因此，常用此法。 2安阻法 

6、;圖5 推薦精選用與伏安法中的外接法類似的方法，可以得到：，即；。 3伏阻法 電路圖如圖6。 圖6 用與伏安法中的內(nèi)接法類似的方法，可以得到：，即電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，測量值都小于真實(shí)值，但因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻比電池的內(nèi)阻大得多，所以，誤差較小，因此，常用此法。 三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 1伏安法 （1）電流表內(nèi)接（對電池而言） 設(shè)電流表內(nèi)阻為0，設(shè)電壓表內(nèi)阻為，當(dāng)變阻器電阻取10時(shí)，讀數(shù)如圖，得方程： 推薦精選圖7        

7、60;                 圖8 當(dāng)變阻器電阻取512時(shí)，讀數(shù)如圖，得方程： 解以上兩個(gè)方程，得：， 如果忽略電表的內(nèi)阻， 當(dāng)變阻器為10時(shí)，方程為： 當(dāng)變阻器為512時(shí)，方程為： 解以上兩個(gè)方程，得：， 電動(dòng)勢沒有誤差，內(nèi)阻的誤差很大，本例為100%，所以一般不采用這個(gè)電路測內(nèi)阻，只測電動(dòng)勢。 2電流表外接 當(dāng)變阻器電阻取10時(shí)，讀數(shù)

8、如圖，得方程： 圖9                            圖10 當(dāng)變阻器電阻取5時(shí)，讀數(shù)如圖，得方程： 推薦精選解以上兩個(gè)方程，得：， 如果忽略電壓表的內(nèi)阻對電路的影響， 當(dāng)變阻器為10時(shí)，方程為： 當(dāng)變阻器為5時(shí)，方程為： 解以上兩個(gè)方程

9、，得：， 雖然電動(dòng)勢和內(nèi)阻都有誤差，但誤差都小，所以常用電流表外接法。 例1用如圖所示的電路（R1、R2為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻，阻值已知）測量電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，則：  （1）需要讀取的數(shù)據(jù)是                               

10、0;     （2）電動(dòng)勢表達(dá)式E=            內(nèi)電阻表達(dá)式r=       （3）如果考慮電流表的內(nèi)阻，電動(dòng)勢的測量值           真實(shí)值（填“大于，、“小于”或“等于”），電源內(nèi)電阻的測量值      真實(shí)值（填“大于”、“小于”或“等

11、于”）。 答案：（1）閉合S1，S2接1時(shí)A的讀數(shù)I1、閉合S1，S2接2時(shí)A的讀數(shù)I2。 （2）， 。 （3）等于，大于。推薦精選 解析：（2）第1步實(shí)驗(yàn)得，第2步實(shí)驗(yàn)得，解得，。 設(shè)電流表內(nèi)阻為，則兩式變?yōu)椋獾玫闹导礊檎鎸?shí)值，為， 。所以，E測=E真 ，r測>r真。 例2某同學(xué)要測量一節(jié)舊電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)器材僅有一個(gè)電流表、一個(gè)電阻箱、一個(gè)開關(guān)和導(dǎo)線若干，該同學(xué)按如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得的數(shù)據(jù)如下表所示。  實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345R（）40100160220280推薦精選I（A）100050034

12、0250201/I（A-1）1020294050 （1）若利用圖象確定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，則應(yīng)作            （選填“R- I”或“R- 1/I”）圖象； （2）利用測得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出適當(dāng)?shù)膱D象； （3）由圖象可知，該電池的電動(dòng)勢E=        V，內(nèi)阻r=     ； （4）利用該實(shí)驗(yàn)電路測出的電動(dòng)勢E測和內(nèi)阻r測與真實(shí)值E真和r真相比，理論上E測        E真，r測        r真（選填“>”、“<”或“=”） 答案：（1）應(yīng)該畫出R-1/I圖像； （2）如圖所示；  （3）