高中物理测定电源的电动势和内阻

高中物理测电源电动势和内阻实验报告篇一：高中物理测定电源电动势和内阻总结测定电源电动势和内阻1. 实验原理本实验的原理是闭合电路欧姆定律．1) 具体方法a) 利用实验图10-1所示电路，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U、I值，由U＝E－Ir，可得：U1?E?I1r，U2?E?I2r，解之得：I1U2?I2U1?E??I1?I2??r?U2?U1?I1?I2b) 利用如实验图10-1所示的电路，通过改变R的阻值，多测几组U、I的值，并且变化范围昼大些，然后用描点法在U－I图象中描点作图，由图象纵截距找出E，由图象斜率tan?所示．?UE??r?IIm找出内电阻，如实验图10-2由于电源内阻r很小，故电流表对电源而言要外接，不然的话，测r?r?Rg内阻测量的误差太大．由于偶数误差的存在，方法的结果可能存在较大的误差，因此在实验中采取方法处理数据．2. 实验器材电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池．3. 实验步骤1) 恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端．2) 闭合开关S，接通电路，记下此时电压表和电流表的示数． 3) 将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表的示数．4) 继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置，记下各位置对应的电压表和电流表的示数．5) 断开开关S，拆除电路．6) 在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴，作出U—I图象，利用图象求出E、r．4. 数据处理的方法1) 本实验中，为了减小实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U、I值，做U－I图象，所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的值即r为电源的内阻r，即?UE??IIm．如实验图10-2所示．2) 应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如实验图10-3所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及做出的图线误差较大．为此，可使纵轴不从零开始，如实验图10-3所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些．此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r．5. 实验误差分析1) 偶然误差：主要于电压表和电流表的读数以及作U—I图象时描点不很准确．2) 系统误差a) 电流表相对电源外接如图，闭合电路的欧姆定律U=E-Ir中的I是通过电源的电流，而图1电路由于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）。

高中物理实验测量电动势与内阻在高中物理实验中，测量电动势与内阻是非常重要的内容之一。

通过进行相应的实验，我们可以探究电池的电动势以及电路中的电源内阻大小。

本文将为大家介绍实验的步骤和原理，并给出实验结果的分析。

实验步骤：1. 将所需实验材料准备齐全，包括一个标准电池（如干电池）、电阻箱、导线等。

2. 首先，将电阻箱中的阻值调至最大，确保电路断路状态。

3. 连接电路。

将电池的正极通过导线与电阻箱的一个端口相连，再将电阻箱的另一个端口与电路中的电阻相连。

4. 测量实验电路的总电动势。

使用一个数字电压表或万用表，将正极引线连接到电路的正极，负极引线连接到电路的负极。

记录测量到的电压数值，即为实验电路的总电动势。

5. 接下来，逐渐调小电阻箱中的阻值，使电路逐渐接近短路状态。

在每次调整后都记录下电路中的电压数值，直到达到最小的阻值。

6. 计算每个电阻阻值下的电路电压差。

将每个阻值下的电压数值减去实验电路的总电动势，即得到电路中的电压差。

7. 根据测得的电压差、电流大小和电动势，可以利用欧姆定律计算电路中的内阻大小。

实验原理：在电路中，电池的电动势（E）与电路中的电流（I）和总电压（V）之间存在一定的关系。

根据欧姆定律，电路中的总电压等于电动势与电路电流的乘积，再加上电路中的电阻与电流的乘积。

因此，可以得到以下公式：V = E - Ir其中，V为电路中的总电压，E为电池的电动势，I为电路中的电流，r为电路中的内阻。

实验结果分析：通过进行实验，我们测得了电路在不同阻值下的电压差，并计算得到了电路中的内阻大小。

根据计算结果，我们可以分析出以下几点：1. 随着电阻的增大，电路中的电压差逐渐减小。

这是因为当电阻增大时，电流的流动受到了一定的阻力，因此电路中的电压差减小。

2. 根据欧姆定律的公式，我们可以利用实验测得的电压差和电流大小计算得到电路中的内阻。

通过计算可以发现，内阻的大小与电压差的增大呈线性关系，即内阻越大，电压差增大得越快。

《高中物理思维方法集解》系列——电源电动势和内阻的测量方法电源的电动势和内阻是电路中重要的物理量，它们的准确测量对于电路的设计和性能分析至关重要。

本篇文章将介绍几种常用的测量电源电动势和内阻的方法。

1.电压比较法电压比较法是一种常用的测量电源电动势的方法。

它是利用已知电动势的标准电源与待测电源进行比较，通过调节待测电源的电阻，使得两个电源接在同一电路上产生相同的电压，从而测得待测电源的电动势。

具体操作步骤如下：(1)将已知电动势的标准电源与待测电源接在同一电路上，通过调节待测电源的电阻，使得两个电源接在同一电路上产生相同的电压。

(2)测量待测电源的电阻值，并利用欧姆定律计算出电流的大小。

(3)根据欧姆定律和基尔霍夫定律，利用已知电动势的标准电源和待测电源的电流计算出待测电源的电动势。

2.内阻法内阻法是另一种测量电源电动势的常用方法。

它是通过测量电源在开路和闭路条件下的电压来计算电源的电动势。

具体操作步骤如下：(1)将待测电源接在一个高阻抗的电压表上，测量其在开路状态下的电压，即电源的电动势。

(2)接着，将待测电源连接到一个已知电阻上，在该电阻上测量到的电压就是电源在闭路状态下的电压。

(3)根据欧姆定律，计算待测电源内阻的大小。

1.开路法开路法是一种常用的测量电源内阻的方法。

它是通过测量电源在开路状态下的电压来计算电源的内阻。

具体操作步骤如下：(1)将电源连接到一个高阻抗的电压表上，测量电源在开路状态下的电压，即电源的电动势。

(2)构造一个外部电阻，并将该电阻与电源连接起来。

测量电源在这个闭路状态下的电压。

(3)根据欧姆定律，计算电源的内阻大小。

2.电流–电压法电流–电压法是另一种常用的测量电源内阻的方法。

它是通过测量电源在不同负载下的电流和电压来计算电源的内阻。

具体操作步骤如下：(1)将电源连接到一个电压表和一个电流表上。

(2)分别改变电源的负载电阻，并测量电源在不同负载下的电流和电压。

(3)根据欧姆定律，计算电源的内阻大小。

实验：测定电池的电动势和内阻知识集结知识元实验：测定电池的电动势和内阻知识讲解实验测定电源的电动势和内阻一、伏安法测电源电动势和内阻：（一）实验目的1．掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法。

2．学会用图象法求电源的电动势和内阻。

（二）实验原理1．实验依据闭合电路欧姆定律。

2．实验电路如图所示3．E和r的求解由U=E－Ir，得：，解得：4．作图法数据处理如图所示。

（1）图线与纵轴交点为E。

（2）图线与横轴交点为。

（3）图线的斜率绝对值表示。

（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）实验步骤1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图连接好电路。

2．把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。

3．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)。

用同样方法测量出多组I、U值。

填入表格中。

4．断开开关，拆除电路，整理好器材。

（五）数据处理本实验中数据的处理方法：一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法。

第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法一：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……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：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，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，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即。

（六）注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。

2．在实验时，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对E与r产生较大影响。

高中物理：测电源电动势、内阻实验电源（以干电池为例）是一种可以长时间稳定释放电能的装置。

在高中，有一个专门测量电源电动势E和内阻r的实验，有很多方法，但是无外乎要利用“闭合电路欧姆定律”，写出关于E和r的方程，根据测量数据画图象得。

“测量电源电动势和内阻”的实验，主要训练用“图象”处理数据的方法。

“图象法”处理数据：①写出函数表达式②用换元法将①中的表达式整理成“一次函数”——y=kx+b③确定y轴、x轴④记录多组数据，列表，画出图象⑤利用图象中的斜率k，截距b，求出相未知量“图象法”处理数据的重中之重是：第②点用换元法将①中的表达式整理成“一次函数”——y=kx+b下面我们就来体会一下如何将一个复杂的表达式整理成“一次函数”——y=kx+b的形式！例1：写出闭合电路欧姆定律：（注意：表达式中应该有“测量”量U 和I ，并且应该有电源的电动势E 和内阻r 。

）还好这个方程无需整理，就是一个“一次函数”，并且四个物理量都在，图象如下图：其中纵截距b=E，斜率-k=r例2：写出闭合电路欧姆定律：变形一：变形二：原来一个表达式还可以有多重变形！，画出多种一次函数图象！例3：写出闭合电路欧姆定律：变形一：变形二：下面来做几道练习题，熟练一下：练习1：练习2：下面我们讲解常见的“伏安法”测量电源的电动势和内阻的实验的误差分析。

电路图如图所示：表达式：如公式所示，测量多组U和I的数据，画出U-I图象，那么图象的斜率就是-r，图象的纵截距是E。

如下图：等效电源法我们将虚线方框中部分看做等效电源（一个新电源），此时电压表测量的是节点a、b之间的电压，电流表测量的是流过“等效电源”（新电源）的电流。

也就是说此时电压表、电流表测量的是“新电源”的路端电压和干路电流！接下来我们需要知道，“新电源”的电动势和内阻，此即为我们的测量值！“等效内阻”的定义外电路短路时，等效电源的电动势除以干路电流即等效电源的内阻。

我们将ab之间的外电路短路，如图：此时，ab之间外电路的电流为，由于电压表的分流效应，导致电流表测量值偏小，最终导致实验的测量值，电动势偏小内阻偏小还有另外一种实验电路，如图：原理与上图第一种方法相同。

伏安法测电动势和内阻1.测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U-I 图像如下:（1）闭合开关前为防止电表过载滑动变阻器的滑动头P 应放在处（2）现备有以下器材：A.干电池1 个B.滑动变阻器（0~50Ω）C.滑动变阻器（0~1750Ω）D.电压表（0~3V）E.电压表（0~15V）F.电流表（0~0.6A）G.电流表（0~3A）其中滑动变阻器应选，电流表应选，电压表应选。

(填字母代号)（3）由U-I 图像。

由此可知这个干电池的电动势E= V，内电阻r= Ω。

（4）由于电压表的分流作用使本实验电路存在系统误差，导致E 测E 真，，r 测r 真(填“>”“<”或“=”)【答案】a B D F 1.5 0.75 < <【解析】（1）[1] 闭合开关之前滑动变阻器的滑动头P 应放在最大值位置处，即a 处。

（2）[2]滑动变阻器起控制电流的作用，而电源电动势大约1.5V，电路中电流较小，故为了便用调节，滑动变阻器选取B。

[3]电源电动势大约1.5V，因此电压表选择量程为3V 的比较合适，故电压表选择D，[4]由图可知，电路中的电流较小，因此电流表选择F。

（3）[5]在U-I 图象中图象与纵坐标的交点等于电源的电动势，所以由图可以读出电源的电动势为 1.5V；[6]图象中的斜率表示电源的内阻，则有：r = 1.5 -1.2 = 0.75 Ω0.4（4）[7][8]由图所示电路图可知，相对于电源来说，电流表采用外接法，由于电压表分流，电流测量值小于真实值，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U-I 图象如图所示：电源的U-I 图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻，由图象可知，电源电动势的测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。

2.利用如图甲所示的实验电路图测量两节干电池组成的电源的电动势和内阻．甲乙（1）在实验操作正确的情况下测得数据记录在下表中，请在图乙中作出U-I 图像．（2）根据U-I 图像，可得该电池组的电动势E= V，内阻r=Ω．（结果均保留两位有效数字）（3）本实验存在系统误差，原因是（选填“电压表分流” 或“电流表分压”），由此造成电源内阻测量值（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值．【答案】 3.0 1.0电压表分流小于【解析】（1）[1]根据表中数据可得下图（2）[2] 根据U-I 图像，可得该电池组的电动势即为U 轴交点即E=3.0V；[3] 1图像斜率表示r，所以内阻r = 1.0Ω；（3）[4]由于电路采用内接法，电压表分流是导致误差的主要原因；[5]因为采用内接法，所以电流表测量值比电源电流要小，因此电源内阻测量值偏小。

一、实验目的测定电源的电动势和内阻二、实验原理根据闭合电路欧姆定律，则路端电压。

由于电源电动势E和内阻r不随外电路负载变化而改变，如当外电路负载增大时，电路中电流减小，内电压减小，使路端电压增大，因此只要改变负载电阻，即可得到不同的路端电压。

在电路中接入的负载电阻分别是R1、R2时，对应的在电路中产生的电流为、，路端电压为U1、U2，则代入中，可获得一组方程，从而计算出E、r。

有、。

三、实验器材被测电池（干电池）；电压表；电流表；滑动变阻器；电键和导线四、实验步骤1、确定电流表、电压表的量程，按如图所示电路把器材连接好。

2、把变阻器的滑动片移到最右端。

3、闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组、值。

4、断开电键，整理好器材。

5、数据处理，用原理中的方法计算或在—图中找出E、r。

五、注意事项1、使用内阻大些的干电池，在实验中不要将电流调得过大，每次读完、读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，E、r明显变化。

2、在画—图像时，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，不用顾及个别离开较远的点，以减少偶然误差。

3、干电池内阻较小时，坐标系内大部分空间得不到利用，为此可使纵坐标不从零开始。

六、实验误差研究分析用伏安法测电源电动势和内阻的方法很简单，但系统误差较大，这主要是由于伏特表和安培表内阻对测量结果的影响而造成的。

用这种方法测电动势可供选择的电路有两种，如图（甲）、（乙）所示。

当用甲图时，考虑电表内阻，从电路上分析，由于实验把变阻器的阻值R看成是外电路的电阻，因此伏特表应看成内电路的一部分，故实际测量出的是电池和伏特表这一整体的电动势和等效内阻，（如甲图中虚线框内所示）因为伏特表和电池并联，所以等效内阻r测应等于电池真实内阻值r真和伏特表电阻R v的并联值，即<r真. 此时如果断开外电路，则电压表两端电压U等于电动势测量值即U=E测，而此时伏特表构成回路，所以有U<E真，即E测<E真。

电源电动势及内阻的测定电源电动势是反映不同电源把其它形式的能转化为电能的本领的物理量。

电源内部对电流有阻碍作用，叫做内电阻，简称内阻。

测定电源电动势和内阻的实验是电学部分中的重要实验。

我们知道，不接用电器时，电源两极间电压的大小就等于电源的电动势，因此只要将电压表直接接在电源的两极上，就可粗略地测出电源的电动势。

如何才能更准确地测定电源的电动势和内阻呢？在闭合电路中，电源电动势内外U U E +=，而E-Ir U E U ==内外-。

由此可知，要测量电源电动势及内阻，可以通过调节外电阻R ，分别用电压表和电流表读出两组电路中的电流和路端电压的值，由r I E U 11-=，r I E U 22-=求得电源电动势121221I I I U I U E --=，电源内阻1221I I U U r --=。

其电路可以有如图1、2的两种连接方式。

为了进一步减小误差，我们还可以利用图象来处理测量的数据。

在上一测定过程中，通过调节外电阻R ，至少测出六组对应的电流I 、电压U ，且电流、电压的变化范围要尽可能大些，然后在U —I 坐标系中描点作图，把标记点连成直线或平滑曲线，如图3所示。

需要注意的是：在画U —I 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。

由图线在纵轴上的截距就是电动势E ，图线与横轴的交点表示短路电流，斜率的绝对值就是内阻αtan ==∆∆=mI EI U r 。

通常在实验室是测定干电池的电动势和内阻，由于干电池内阻较小，U 的变化较小，坐标图中数据点将呈如图4所示的状况，下部大面积空间得不到利用，为此可使纵坐标不从零开始，如5所示。

此时图线与横轴交点不表示短路电流，要在直线上任取两个相距较远的点，用IUr ∆∆=计算出电源的内图1图3图1 图2图5图4阻。

不过用图象法处理数据后，仍然存在一定的误差。

现分析于后：由图1可知：U U U ==测真，V R U I I +=测真，而V-ΔR U I I I ==测真，显然I ∆随U 的增大而增大，我们可以在原图上画出一条修正线，如图6所示，该直线在横轴上与原直线相交于短I (U ＝0时，I ∆=0)，与纵轴交点交于真E ，图中纵截距为电动势E ，横截距为短路电流，斜率的绝对值为内电阻，由图可知真测E E 〈、真测r r 〈。