第四章 第三节 测量电源的电动势和内阻-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步全程学习全书word（粤教版）

第三节　测量电源的电动势和内阻

一、实验目的

1.掌握用电压表和电流表测量电动势和内阻的方法。

2.能够根据数据绘制图像。

3.会利用计算法和图像法求电动势和内阻。

二、实验原理

根据闭合电路欧姆定律,如图所示,改变滑动变阻器的阻值,从电流表、电压表中读出几组I和U的值,通过数据处理求出E和r的值。

三、实验器材

待测干电池一节、电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一块、滑动变阻器一只、开关一只、导线若干。

四、实验步骤

1.选定电流表、电压表的量程,按照电路图把器材连接好。

2.把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。

3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,读出电压表示数U和电流表示数I,并填入事先绘制好的表格(如下表)。

4.多次改变滑片的位置,读出对应的多组数据,并一一填入表中。

5.断开开关,整理好器材。

一、数据处理

1.公式法

把测量的几组数据分别代入E=U+Ir中,然后两个方程为一组,解方程求出几组E、r的值,最后对E、r分别求平均值作为测量结果。

2.图像法

(1)以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系,根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。

(2)用直尺画一条直线,使尽量多的点落在这条直线上,不在直线上的点,能大致均衡地分布在直线两侧。

(3)如图所示。

①图线与纵轴交点表示E。

②图线与横轴交点表示I短=。

③图线的斜率大小表示 r=||。

二、误差分析

1.偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不准确。

2.

系统误差:主要原因是未考虑电压表的分流作用,使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。U越大,电流表的读数与总电流的偏差就越大。将测量结果与真实情况在U-I坐标系中表示出来,如图所示,可见E测<E真,r测<r真。

三、注意事项

1.器材和量程的选择

(1)电池:为了使路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。

(2)电压表的量程:实验用的是一节干电池,因此电压表量程在大于1.5 V的前提下,越小越好,实验室中一般采用量程为0～3 V的电压表。

(3)电流表的量程:对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5 A,故电流表的量程选0～0.6 A。

(4)滑动变阻器:干电池的内阻较小,为了获得变化明显的路端电压,滑动变阻器选择阻值较小一点的。