实验十 测定电源的电动势和内阻
1.实验原理 闭合电路欧姆定律. 2.实验器材
电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺. 3.实验步骤
(1)电流表用0.6 A的量程,电压表用3 V的量程,按图1连接好电路.
图1
(2)把滑动变阻器的滑片移到其接入电路的阻值最大的一端.
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1).用同样的方法再测量几组I、U值,填入表格中. (4)断开开关,拆除电路,整理好器材.
1.用实验数据求E、r的处理方法
??U1＝E－I1r
(1)列方程求解：由U＝E－Ir得?,解得E、r.
?U2＝E－I2r?
(2)用作图法处理数据,如图2所示.
2
图2
①图线与纵轴交点为E； E
②图线与横轴交点为I短＝；
rΔU
③图线的斜率表示r＝||.
ΔI2.注意事项
(1)为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池. (2)电流不要过大,应小于0.5 A,读数要快.
(3)要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些.
(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,内阻应根据 ΔU
r＝||确定.
ΔI3.误差来源
(1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确. (2)系统误差：电压表分流.
(3)本实验中测量结果是：E测＜E真,r测＜r真.
例1 (2019·山西运城市5月适应性测试)某同学想用下列实验器材来测定一电源的电动势E和内阻r,同时测量一阻值约为几十欧姆的电阻的阻值,实验器材如下： 毫安表mA(量程0～120 mA)； 电压表V(量程0～6 V)；
滑动变阻器R(阻值范围0～300 Ω)； 导线若干,开关S一个 该同学的实验步骤如下：
①设计如图3甲所示的电路图,正确连接电路；
②滑动变阻器滑片处于阻值最大位置,闭合开关S,通过减小滑动变阻器接入电路的阻值测出多组U和I的数据,最后得到如图乙所示的U－I图象；
2
图3
③断开开关S,将待测电阻Rx改接在N、H之间,MN间用导线相连,重复实验步骤②,得到另一条U－I图线,图线与纵轴的交点坐标为(0,U0),与横轴的交点坐标为(I0,0). (1)请根据图甲的电路图将图丙中实物图连接好.
(2)根据图乙的图线,可得该电源的电动势E＝________ V,内阻r＝________ Ω. (3)待测电阻的阻值表达式为Rx＝________.(用题中字母表示)
(4)设实验中所用的电压表和毫安表均为理想电表,Rx接在M、N之间与接在N、H之间,滑动变阻器的滑片从阻值最大处滑向中点位置的过程中,对比两种情况,则毫安表的示数变化范围________________,电压表示数变化范围________(选填“相同”或“不同”) U0
[参考答案](1)见解析图 (2)6.0 25 (3)－r (4)相同 不同
I0[试题解析] (1)根据电路图连线如下：
(2)根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir,所以纵截距b＝E＝6.0 V,斜率的绝对值 |k|＝r＝
6.0－3.5
－ Ω＝25 Ω
100×103
(3)将Rx改接在N、H之间,根据闭合电路欧姆定律得：U＋IRx＝E－Ir,整理得： U0U0
U＝E－I(r＋Rx),斜率的绝对值|k′|＝r＋Rx＝,所以待测阻值：Rx＝－r
I0I0
2
高2021届高2018级高三物理一轮复习第八章实验十
