【推荐】专题2-10+实验：测定电池的电动势和内阻-试题君之K三关2017-2018学年高二物理人教版（选修3-1） 25页

第二章 恒定电流 第10节 实验：测定电池的电动势和内阻 一、实验原理 根据闭合电路欧姆定律，其方法有：‎ ‎1．如图甲所示，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值，由U=E–Ir可得 ， 。‎ ‎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图象中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E、r（），如图乙。‎ 二、实验器材 待测电池一节，电流表（0~0.6 A）、电压表（0~3V）各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干。‎ 三、实验过程 ‎1．实验步骤 ‎（1）确定电流表、电压表的量程，按图甲连接好电路，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。‎ ‎（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、电压读数。‎ ‎（3）同样的方法，一次记录多组 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、电流值标在坐标图上，依据这些点作一条直线，根据纵轴截距求出 ，根据斜率大小求出 。‎ ‎2．数据处理 为减小测量误差，本实验常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），分别记录如下表所示：‎ 分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组分别解出E1、r1，E2，、r2，E3，r3，求出它们的平均值，作为测量结果。‎ ‎（2）图象法：把测出的多组U、I值，在U–I图中描点画图象，使U–I图象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，如实验原理中图乙所示，由U=E–Ir可知：‎ ‎①纵轴截距等于电源的电动势E，原点电压为0时，横轴截距等于外电路短路时的电流。‎ ‎②直线斜率的绝对值等于电源的内阻 。‎ ‎③若电源内阻r=0（理想电源），则 。‎ U、I 电动势 内阻 U=E 一、偶然误差和系统误差 ‎1．偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数及作U–I图象时描点不准确。‎ ‎2．系统误差：主要来源于未计入电压表的分流，近似地将电流表的示数看作干路电流，实际上电流表的示数比干路电流略小，如图甲所示。‎ 由于电压表分流IV，使电流表示数I小于电池的输出电流I真。I真=I+IV，而，U越大，IV越大，它们之间的关系可用图乙表示。实测的图线为AB，进过IV修正后的图线为，可看出AB的斜率的绝对值和在纵轴上的截距都小于，即实测的E和I都小于真实值。对此也可由电路来解释：若把图甲中的R 和电流表看成外电路，则电压表可看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表整体等效的r和E。电压表和电池并联，故等效内阻r小于电池内阻r真。外电路断开时，ab两点间电压Uab即等效电动势E，此时电压表与电流表构成回路，故Uab