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1、Comment 申1: 本实验正文调成 10 页，句号改成句点1实验实验 测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻实验目标实验目标1.知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系. 2.经历实验过程，掌握实验方法，学会根据图象合理外推进行数据处理的方法. 3.尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的方法. 4.培养仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质.实验准备实验准备一、知识回顾一、知识回顾 闭合电路的欧姆定律：闭合电路的电流跟电源的电动势成 ，跟内、外电路的电阻之 和成 . 实验方案一：本方案可以用公式法和图像法求出
2、电动势和内阻. 实验方案二：实验方案三：实验方案四：当已知电压表内阻时可以用此方案.测量电路如图 22 所示，断开 S 时，测得两电压表的示数分别为；再闭合 S，测得电压表 V1的示数为，获得实验数据. 21UU 、/ 1U设电源内阻为 r，电压表 V1的内阻为 Rv1，由闭合电路欧姆定律得只闭合 S1时IrUE有：；开关都闭合时有：,联立以上两式解得rRUUUEv11 21rRUUEv11 1 ,也可求出电源内阻.1121UUUUE 2二、注意事项二、注意事项 1.应当选择比较旧的干电池，可用一节或两节 1 号干电池串联，连接处要用焊接. 2.注意合理选用电压表、电流表和滑动变阻器. 3.干
3、电池在大电池放电时极化现象很严重，电动势 会明显下降，内阻 r 会明显增大， 故长时间放电不宜超过 0.3A，短时间放电不宜超过 0.5A.因此，实验中不要将电流调得过大， 读电表要快，每次读完立即断电. 4.要测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些. 5.第一方案中在画 U-I 图象时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两 侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑. 6. 第一方案中在画 U-I 图象时，纵轴 U 的刻度可不从零开始，而是根据测得的数据从某一 恰当值开始（横坐标 I 必须从零开始）. 三、实验器材三、实验器材 旧干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开
4、关、导线、电阻箱.进行试验进行试验一、实验过程一、实验过程 实验方案 1实验方案二（1）选择适当的电流表量程，按照图连接好元件，使开关出于断开状态，且电阻箱的电阻 值调到最大值. (2)闭合开关 S，接通电源，调节电阻箱，使电流表指针在适当的位置，记下此时电流表和 变阻箱的示数. (3)继续调整变阻器的阻值至其他示数，记下对应的电流表和变阻箱的示数. (4)断开开关 S，拆除电路.3实验方案三（1）选择适当的电压表量程，按照图连接好元件，使开关出于断开状态，且电阻箱的电阻 值调到最大值. (2)闭合开关 S，接通电源，调节电阻箱，使电压表指针在适当的位置，记下此时电流表和 变阻箱的示数. (3
5、)继续调整变阻器的阻值至其他示数，记下对应的电压表和变阻箱的示数. (4)断开开关 S，拆除电路. 二、数据记录二、数据记录 实验方案一根据实验数据描图线实验方案二实验序号123456I/AR/ 实验方案三实验序号123456U/AR/ 三、实验结论三、实验结论 实验方案一 1.公式法42.图象法实验方案二实验方案三归纳总结归纳总结对实验方案一的误差分析对实验方案一的误差分析 方案一中伏安法测 E、r 的方法有安培表内接法和安培表外接法由于安培表和伏特表有 内阻，依据闭合电路欧姆定律测出的 E、r 势必存在误差 (1)安培表的内接法误差分析： 方法 I：表达式分析法图 1 安培表内接法(见图
6、1)，令电池的电动势和内电阻的测量值分别为，真实值分别、rE为E、r若不考虑电表内阻的影响，列出如下方程： 11rIUE 22rIUE联立两式解得：（1）)()(122112IIUIUIE（2）)()(1221IIUUr若设伏特表内阻为，考虑伏特表的分流影响，列如下方程：VRrRUIUEV)(1115rRUIUEV)(222联立两式解得：（3）/ )()(12122112VRUUIIUIUIE（4）/ )()(121221VRUUIIUUr将上述结果的（1） 、 （3）联立，并将（3）的分子、分母同除以，12II 解得： （5）)/1 (/1/1 VRrEE将上述结果的（2） （4）联立，并将
7、（4）的分子、分母同除以，12II 解得： （6）VRrr/1/1/1由（5）知，即，说明电动势的测量值小于真实值。/1/1EE EE 由（6）知，即，说明内阻的测量值小于真实值/1/1rr rr 方法：图象法若不考虑伏特表分流，应满足方程；IrUE若考虑伏特表的分流，应满足方程rIIUEV)( 当外电路短路时，伏特表中无电流，上述两种情况下短路电流相等由于伏特表的分流，使安培表读数小于电池输出电流，而，随VIVII VVRUI/着 U 的增大，增大VI图 2根据上述分析，在图 2 的 UI 坐标中作出实测图线 A B 和修正后的图线 AB，由图线可知： (1)，即电动势的测量值小于真实值EE
8、 (2)A B 的斜率小于 AB 的斜率，即rr 方法：等效电源法6将电压表等效为电源的内阻（与电源内阻并联） ，则电压表测得数据即为路端电压，电流表数据即为干路电流。测的的 E，r 均为准确值。只不过此时求得内阻为电源内阻和电流表内阻并联之和。求得电动势为电源表串联时的路端电压。 （如图 3 所示）结论：用安培表内接法测得的电池的电动势与内阻与真实值相比均偏小；测量误差来源于伏特表内阻；VR利用欧姆定律可导出，VRrrr真真 1VRrEE真真 1当时，rr ，EE ，因此，应尽量选用内阻大的伏特表做实验实验室中VRJ0408 型电压表 03V 挡内阻为 3k，实验中变阻器 R 的取值一般不超
9、过 30，所以电压 表的分流影响不大，利用欧姆定律可导出，VRrrr真真 1VRrEE真真 1为减小系统误差，图中电路要求 Rv真，这在中学实验室中是容易达到的，所以课 本上采取这种电路图这种接法引起误差的原因都是由于电压表的分流影响(2)安培表外接法误差分析方法 I：表达式分析法图 4安培表外接法(如图 4)设安培表内阻为，考虑电表内阻影响时列如下方程：AR)(11ARrIUE7)(22ARrIUE联立两式解得：（7）)/ )(122112IIUIUIE（8）ARIIUUr)/()(1221将（7） （8）与（1） （2）比较得： EE ARrr方法：图象法若不考虑安培表分压，满足方程IrU
10、E若考虑安培表的分压，应满足方程；)(ARrIUE安培表串联到电路中，当外电路断路时，安培表无电流通过，不存在分压，因此，两种情况下开路电压相等。由于安培表的分压作用，使伏特表读数小于路端电压，而，随着电AUU AAIRU流的增大，增大AU根据上述分析，在图 5 的 U-I 坐标中作出实测图线和修正后的图线 AB，由图线可AB知：图 5(1)，即电动势的测量值等于真实值。EE (2)的斜率大于 AB 的斜率，即。ABrr 方法：等效电源法将电流表等效为电源的内阻，则电压表测得数据即为路端电压，电流表数据即为干路电流。测的的 E，r 均为准确值。只不过此时求得内阻为电源内阻和电流表内阻之和。 （
11、如图 8 所示）结论：(1)用安培表外接法测量的电动势不存在系统误差，测得的内电阻偏大，若单独测电池的电动势用此法较好； (2)测量误差来源于安培表内阻；AR（3）由 r 测=r 真+RA，当时，rr ，因此应尽量选内阻小的安培表做实验。AR0由：E 测=E 真，r 测r 真只有当 RAr 真时，才有 r 测r 真然而中学的实验设备很 难达到这一点，故此不可取8实验练习实验练习1、在测定电源电动势和内阻的实验中，为使实验效果明显且不易损坏仪器，应选择下列哪种电源为好（ ）A、内阻较大的普通干电池 B、内阻较小的普通蓄电池C、小型交流 发电机 D、小型直流发电机2、图所示为测定电源电动势和内阻的
12、电路图，下列说法中正确的是（ ）A、该电路图有错误，缺少一只与电流表相串联的保护电阻B、用一节干电池做 电源，稍旧电池比全新电池效果好C、几节相串联的干电池比单独一节干电池做电源效果好D、实验中滑动变阻器不能短路3、为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导体以外，配合下列哪组仪器，可以达到实验目的：（ ）A、一个电流表和一个电阻箱 B、一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻 器C、一个电压表和一个电阻箱 D 、一个电流表和一个滑动变阻器4、在测定电源电动势和内阻的实验中，进行数据处理时的作图，正确做法是（ ）A、横坐标 I 的起点一定要是零 B、纵坐标 U 的起点一定要是零C、使表示实验
13、数据的点尽可能集中在一边 D、使表示实验数据的点尽可能地布满整个图纸5、用电压表、电流表测定 a、b 两节干电池的电动势 Ea、Eb和内电阻 ra、rb时，画出的图线如图所示，则由此图线可知（ ）A、EaEb 、ra rb B、EaEb 、rarb C、EaEb 、rarb D、EaEb 、rarb6、如图所示为两个电池的路端电压 U 随电流 I 变化的图线，已知图线 ab，则两个电池的电动势 Ea、Eb和内电阻 ra、rb的关系是（ ）A、Ea=Eb 、ra=rb B、EaEb 、ra=rb C、EaEb 、rarb D、Ea=Eb 、rarb7、 如 图所示是根据某次实验记录的数据画出的
14、UI 图线，下列的说法中正确的是：9（ ）A、纵轴的截距表示电源的电动势，即 E3.0VB、横轴的截距表示电源的短路电流，即 I短0.6A来源:21 世纪教育网C、电源的内阻 r5D、电源的内阻 r1.08、在测量电池的电动势和内阻的 实验中，电源的电动势约为 6V，内阻约为 0.5，电流表的内阻为 0.5，电压表的内阻为 6k。为了减小实验的误差，应当采用的电路是如图所示中的：（ ）9、下面给出的用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法中，既能减小偶然误差，又直观简便的方法是：（ ）A、测出两组 I 和 U 数据，代入 rIUErIUE2211方程组，求出 E 和 rB、测出多组 I 和
15、U 数据，代入方程求出几组 E 和 r，最后求出平均值C、测出多组 I 和 U 数据，画 UI 图线，根据图线求出 E 和 rD、测出多组 I 和 U 数据，分别求出 I 和 U 的平均值，然后代入公式求出 E 和 r10. 如图所示为根据实验数据画出的路端电压 U 随电流 I 变化的图，由图线可知，该电池的电动势 E= V，电池的内电阻 r= 。11. 如图所示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源电动势和内电阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内电阻的测量值 真实值，测量误差产生的原因是 。1012. 在用伏安法测电池电动势和内电阻的实验中，若线路器材接触良好，某同学按实验图 10-11 连接好电路合上开关以后，发现电流表示数很大，电压表示数为零，移动滑动变阻器的触头，两电表的示数均无变化，产生这样的故障的原因是 ；又若在实验中出现两电表的示数正常，但移 动变阻器触头时，两电表的示数 不变化，产生这样的故障原因是 。13. 利用电压表和电流表测一节干电池的电动势 E 和内阻 r，电路如实验图 10
