实验十 测定电源的电动势和内阻
一、实验目的
1．会用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻．
2．进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解．
3．进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法．
二、实验原理
闭合电路欧姆定律：E＝U外＋U内．
如果电表器材是电压表和电流表，可用U－I法，即E＝U＋Ir.
原理图如图甲，实物连接图如图乙．
三、实验器材
电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等．
四、实验过程
1．连接电路
电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验电路图连接好电路．
2．测量与记录
(1)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端．
(2)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．
(3)用同样方法测量出多组I、U值，填入数据记录表格中．
(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．
五、数据处理
设计表格，将测得的六组U、I值填入表格中．
|
|
第1组
|
第2组
|
第3组
|
第4组
|
第5组
|
第6组
|
|
U/V
|
|
|
|
|
|
|
|
I/A
|
|
|
|
|
|
|
方法一：计算法．
(1)联立六组对应的U、I数据，数据满足关系式：
U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…
(2)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．
方法二：图象法．
(1)在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系．
(2)在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧．
(3)直线与纵轴交点的纵坐标值即为电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线斜率的绝对值即为电池的内阻r的大小，即r＝.
六、误差分析
1．偶然误差
(1)读数不准引起误差．
(2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差．
2．系统误差
(1)若采用甲图电路，由于电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大．其U－I图象如图乙所示．
结论：E测<E真，r测<r真．
(2)若采用丙图电路，由于电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大．其U－I图象如图丁所示．
结论：E测＝E真，r测>r真．
