2017-2018学年沪科版高中物理选修3-1第4章探究闭合电路欧姆定律4.2测量电源的电动势和内阻学案

4.2　测量电源的电动势和内阻 一、实验目的 1．掌握测量电源电动势和内阻的实验原理、实验电路和实验方法． 2．学会用图像法处理实验数据． 二、实验器材 待测电池，电压表(0～3 V)，电流表(0～0.6 A)，滑动变阻器(10 Ω)，电键，导线． 三、实验原理 1．如图4­2­1甲所示，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，由U＝E－Ir可得： E＝. ，r＝ 甲　　　　　　　　乙 图4­2­1 2．为减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些，然后在U－I图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E、r(r＝)如图4­2­1乙. 一、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端． 图4­2­2 2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数． 3．同样的方法，依次记录多组U、I值． 4．断开开关S，拆除电路． 5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻． 二、数据处理 为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： 1．公式法 利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录且如表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值 E＝作为测量结果． ，r＝ 2．图像法 把测出的多组U、I值，在U­I图中描点画图像，使U­I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图4­2­3所示，由U＝E－Ir可知： 图4­2­3 (1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝. (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻 r＝|. |＝ (3)若电源内阻r＝0(理想电源)，则U＝E. 三、注意事项 1．器材或量程的选择 (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