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1、测定电源的电动势和内电阻实验的三条思路作者：李建钊 文章来源：物理教学探讨 2007.1 点击数： 2826 更新时间：2008-2-24测定电源的电动势和内电阻实验的三条思路李建钊电源的电动势和内电阻是电源的两个重要参数。 考试大纲把“用电流表和电压表测定电源的电动势和内电阻”改为“测定电源的电动势和内电阻”,这一变化意味着要求掌握测定电源的电动势和内电阻的多种方法.这些方法归纳起来分别对应闭合电路欧姆定律的三种不同形式。第一种形式路端电压和干路电流间的关系 U =E-Ir(简称伏安法),第二种形式干路电流和外电阻间的关系 (简称安阻法),第三种形式路端电压和外电阻间的关系 (简称伏阻法)。
2、现就每种形式举例如下:思路一根据 U=E-Ir 测定电源的电动势和内电阻即伏安法 U 为电源的路端电压,用电压表测量。I 为干路电流,用电流表测量。改变滑动变阻器的阻值,记录两组数据 U1、I 1和 U2、I 2,由 U= E-Ir列方程:U 1= E-I1r,U 2= E-I2r。联立式得课本实验就是根据这一思路,采用电流表外接电路(外接是相对电源而言的)。例 1(2005 年理综第 22 题第(2)小题)测量电源的电动势 E 及内电阻 r(E 约为4.5V,r 约为 1.5)。器材量程 3V 的理想电压表,量程 0.5A 的电流表 A(具有一定的内阻),固定电阻 R =4,滑动变阻器 R,
3、电键 S,导线若干。画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。实验中,当电流表读数为 I1时,电压表的读数为 U1;当电流表读数为 I2时,电压表的读数为 U2。则可以求出E ,r 。分析本题实际上是在课本实验测定电源的电动势和内电阻的基础上改编而成的,因本题电压表的量程只有 3V,而电源电动势 E 约为 4.5V,故不能直接用电压表测量电源的路端电压,应把待测电源与固定电阻串联等效为一个新电源.答案如下: 实验电路原理图如图 1 所示。例 2(2002 年广东高考第 12 题第(2)问现有器材)量程 10.0mA、内阻约 3040 的电流表一个,定值电阻 R1=150,定
4、值电阻 R2=100,单刀单掷开关 S,导线若干。要求利用这些器材测量一干电池(电动势约 1.5V)的电动势。请用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为 E =_,式中各直接测得量的意义是_。于电源的内阻。故由图可得电源电动势 E =2.9V,电源内阻 r =0.9。思路三根据 U =RR+rE 测定电源的电动势和内电阻即伏阻法 U 为电源的路端电压,用电压表测量。R 为外电阻,由电阻箱读出。改变电阻箱的阻值,记录两组数据 U1、R 1和U2、方程至少要两个就可以求出电源电动势和内电阻。因电源电动势约为 1.5V,故电压表应选 B,A 电压表量程过大,误差较大。变阻器应该选 A ;B 变
5、阻器额定电流过小且调节不便。涉及测定电源的电动势和内电阻的实验题虽然很多,但解题思路均为以上介绍的三条思路之一。欲求解电源的电动势和内电阻,无论根据哪一种形式,至少都应要列两个方程。但实验时为了减小误差,一般需要测多组数据,然后画出路端电压随干路电流变化的 U-I图像。因闭合电路欧姆定律的三种形式在本质上是等价的,虽然是根据不同形式求解电源的电动势和内电阻,但列方程求解电源的电动势 E 和内电阻 r 时,可统一根据 U = E-Ir 列方程较易。方程至少要两个就可以求出电源电动势和内电阻。因电源电动势约为 1.5V,故电压表应选 B,A 电压表量程过大,误差较大。变阻器应该选 A ;B 变阻器额定电流过小且调节不便。涉及测定电源的电动势和内电阻的实验题虽然很多,但解题思路均为以上介绍的三条思路之一。欲求解电源的电动势和内电阻,无论根据哪一种形式,至少都应要列两个方程。但实验时为了减小误差,一般需要测多组数据,然后画出路端电压随干路电流变化的 U-I图像。因闭合电路欧姆定律的三种形式在本质上是等价的,虽然是根据不同形式求解电源的电动势和内电阻,但列方程求解电源的电动势 E 和内电阻 r 时,可统一根据 U = E-Ir 列方程较易。
