2.5 学生实验：测定电源的电动势和内阻

班级 姓名 日期
第5节 学生实验：测定电源的电动势和内阻
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1、理解本实验中测定电源的电动势和内阻的方法
2、掌握实验中采用的电路并能正确地进行误差分析
3、明确实验中要测量的数据并对实验数据进行计算或作图得到结果
◆◆◆课前预习◆◆◆
〖自主学习〗
1、闭合电路欧姆定律的内容
2、伏安法测电源电动势和内阻的实验中电流表接法有两种： 与
3、上图电路中开关位置是否合理？
★★★课堂突破★★★
〖探究1〗实验原理
（1）测定电源的电动势和内阻的实验原来就是闭合电路欧姆定律，对于一个给定的电池，电动势和内阻是一定的，由闭合电路欧姆定律可以写出电源电动势E 、内电阻r 与路端电压U 、电流I 的关系式，为 。

根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E 和内电阻r ？画出实验电路图。

（2）根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E 、内电阻r 与电路电流I 、电路外电阻R 的关系式，为 。

根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E 和内电阻r ？画出实验电路图。

Ａ Ａ Ｖ
Ｓ
Ａ
Ａ Ａ Ｖ Ｓ
（3）根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U、电路外电阻R的关系式，为。

根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。

〖典例1〗在《测定电池的电动势和内电阻》的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪些仪器可以达到测定目的（）
A、一只电流表和一只滑动变阻器
B、一只电流表和一只电压表
C、一只电流表和一只电阻箱
D、一只电压表和一只电阻箱
〖探究2〗伏安法测电源电动势和内阻的实验设计
（1）电流表、电压表如何接入电路？
（2）电路选择
（3）实验操作
①电流表用_______量程，电压表用_______量程，按电路图连接好电路。

②把变阻器的滑动片移到一端使阻值______。

③闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。

④打开电键，整理好器材。

（4）数据处理
①公式法
次数 1 4 2 5 3 6
电压（V）0.12 0.32 0.20 0.50 0.31 0.57
电流（A） 1.37 1.18 1.32 1.10 1.24 1.05
电动势E
内阻r
②作图法
纵截距、横截距、图线斜率的物理意义?
纵坐标的起点可以不从零开始吗?
〖典例2〗某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻。

已知干电池的电动势约为1.5 V ，内阻约为1Ω；电压表(0一3V ，3kΩ)、电流表(0～0.6A ，1.0Ω)、滑动变阻器有R 1(10Ω，2A)和R 2(100Ω，0.1 A)各一只．
（1）实验中滑动变阻器应选用 (填“R 1”或“R 2”)。

（2）在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路。

（3）在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的U －I 图线，由图可较准确地求出该电源电动势E ＝ V ；内阻，r= Ω。

〖探究3〗注意事项
（1）为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜_____些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。

（2）干电池在大电流放电时，电动势E 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I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。

（3）要测出不少于6组I 、U 数据，且变化范围要_____
些，用方程组求解时，要将测出
甲 A
V
乙
U /V I /A 0．8
0．9 1．0 1．1
0．3 0．2 0．1 0 1．5 1．2
1．4 1．3 0．4 丙
的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值再_______。

（4）在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点____________________。

个别偏离直线太远的点可舍去不予_____。

这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。

（5）干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，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）。

但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。

不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。

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1、下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既减小偶然误差，又直观、简便的方法是（）
A、测出两组I、U的数据，代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E和r
B、多测几组I、U的数据，求出几组E，r，最后分别求出其平均值
C、测出多组I、U的数据，画出U—I图像，再根据图像求E，r
D、多测出几组I、U数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出开路时的路端电压即为电压势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r
2、如图是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是（）
A、由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；
B、由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；
C、由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；
D、由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；
E、测出的电动势与真实值相同；
Ｆ、测出的电动势比真实值小
3、如图所示的电路中，R
1
、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值
真实值，内阻的测量值真实值。

v
A
E r
R1
R2
A
A
第5节 学生实验：测定电源的电动势和内阻
班级 姓名 评价
1、在测定电源电动势和内电阻的实验中，为使实验效果明显且不会损害仪器，应选择下列电源中（ ）
A 、内阻较大的普通干电池
B 、内阻较小的普通干电池
C 、小型交流发电机
D 、小型直流发电机
2、如图是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是（ ） A 、由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值； B 、由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；
C 、由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；
D 、由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；
E 、测出的电动势与真实值相同； Ｆ、测出的电动势比真实值小．
3、用伏安法测电池的电动势和内电阻，由于电路存在问题，当电键S 闭合后，移动变阻器的滑片P 时，出现下列异常现象. A 、电流表示数可变，电压表示数始终为零 B 、电流表示数为零，电压表示数不变
C 、电流表烧坏
D 、电流表示数不变，电压表示数可变
以上四种情况对应的电路如下图中的A____，B____，C____，D_____.
4、要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E 和内阻r （约几欧），提供下列器材：电压表V 1（量程3V ，内阻1kΩ）、电压表V 2（量程15V ，内阻2kΩ）、电阻箱（0～9999Ω）、开关、导线若干。

某同学用量程为15 V 的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：
（l ）合上开关S ，将电阻箱R 阻值调到R 1＝10Ω，读得电压表的读数为U 1
（2）将电阻箱R 阻值调到R 2＝20Ω，读得电压
A v
表的读数为U2，由方程组U1＝ε－U1r/R1、U2＝ε－U2 r /R2 解出ε、r 为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？
5、测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。

器材：量程3V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干。

①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。

②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。

则可以求出E= ，r= 。

（用I1，I2，U1，U2及R表示）。