第9节　实验：测定电池的电动势和内阻

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1、第9节　实验：测定电池的电动势和内阻！第9节　实验：测定电池的电动势和内阻要点实验基础知识1．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)把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端．(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(I，U)，用同样方法测量几组I、U值，记录在自己设计的表格中．(4)打开电键，整理好器材．(5)处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值．2．注意事项(1)使用内阻大些(用过一段时间)的干电池，在实验中不要将I调得过大，一般不超过0.5A，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时

2、极化现象过重，E、r明显变化．(2)测出不少于6组(I，U)数据，且U、I变化范围尽量大些．(3)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的两侧，而不要顾及个别离开较远的点以减小偶然误差．(4)干电池内阻较小时U的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图2－9－5甲所示的状况，下部分大面积空间得不到利用，为此可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，纵坐标不从零开始，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小些．此时图线与横轴交点不表示短路电流，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝

3、ΔUΔI

4、计算出电池的内阻r.图2－9－5(5)合理地选择电压表与电流表

5、的量程可以减小读数误差，电压表选取0～3V量程，电流表选取0～0.6A量程.　　1.U—I图象的斜率和截距的物理意义是什么？图2－9－6我们用U—I图象处理实验数据，得到了一条以点A(与纵轴U的交点)和点B(与横轴I的交点)为端点的斜线U＝E－Ir(如图2－9－6所示)，那么，应该如何认识这条直线的物理意义？对于点A，从坐标可以看出，电流I＝0，这时电路处于断路状态，因此纵坐标UA＝E.而UA也是直线的截距，则图象的截距表示了电源的电动势．对于点B，从坐标可以看出，路端电压U＝0，这时电路处于短路状态，因此横坐标为短路电流I短，一般电源的内电阻都较小，因此短路电流很大，容

6、易烧坏电源，甚至引起火灾等不良后果，应避免短路现象的发生．由图象可求得直线的斜率(即斜线与横轴I的夹角α的正切)tanα＝OAOB＝0－EI－0＝－r这与欧姆定律的直线方程U＝E－Ir的斜率k＝－r一致．可见，U—I图象的斜率的绝对值就是电源内电阻的数值．这就是斜率k＝tanα的物理意义．2．本实验如何进行误差分析？(1)第一种实验线路(课本上的测量电路)U＝E－Ir中I是通过电源的电流，而本实验用图2－9－7所示的电路是存在系统误差的，这是由于电压表分流IV，使电流表示值I测小于电池的输出电流I真．因为I真＝I测＋IV，而IV＝URV，U越大，IV越大，U趋于零时，IV

7、也趋于零．图2－9－7　　　　　图2－9－8所以它们的关系可用图2－9－8表示，测量图线为AB，真实图线为A′B.由图线可看出r和E的测量值都小于真实值．r测<r真，E测<E真(2)第二种实验线路测量电源电动势和内阻的第二种接法，如图2－9－9所示．图2－9－9　　　　图2－9－10由于电流表的分压作用，因为U真＝U测＋UA′＝U测＋IRA，RA为电流表的内阻，这样在U—I图线上对应每一个I应加上一修正值ΔU＝IRA，由于RA很小，所以在I很小时，ΔU趋于零，I增大，ΔU也增大，理论值与测量值的差异如图2－9－10所示．由图可知：E测＝E真，r测>r真(

8、内阻测量误差非常大)．实际测量时应选电路图2－9－7.一、实验基本操作【例1】某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值为0～20Ω，连接电路的实物图如图2－9－11所示．图2－9－11该学生接线中错误的和不规范的做法是(　　)A．滑动变阻器不起变阻作用B．电流表接线有错C．电压表量程选用不当D．电压表接线不妥答案　AD解析　实物图中，滑动变阻器的两个固定端被接入电路，滑片移动时，变阻器不起变阻作用，选A项．电流表和电压表只允许从电表的正接线柱流入，负接线柱流出，故图中电压表接线错误，电流表接线正确．故选D项，不选B项．一节干电池的电动势为1.5

9、V，电压表选用0～3V量程是正确的，故不选C项．图中电压表直接和电池并联，即使开关断开，电压表仍有示数，开关不能控制整个电路，从这个角度看出应选D项．二、数据处理方法【例2】下面是在测某电池的电动势和内阻的实验中记录的六组数据．请在直角坐标系中画出U—I图，并根据图象算出待测电池的电动势和内阻.U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.57答案　图象见解析图　1.46V　0.72Ω解析　建立坐标系，利用描点法画出U—I图象，如图所示．第四个点明显偏离，可见误差太大，