【2017年整理】【物理实验十三】用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻.docVIP

用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻　　[实验目的]　　测定电池的电动势和内电阻。　　[实验原理]　　如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组 、r值，最后分别算出它们的平均值。　　此外，还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图象（如图2）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。　　[实验器材]　　待测电池，电压表（0－3V），电流表（0－0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。　　[实验步骤]　　1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。　　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（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。　　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。　　[注意事项]　　1．为了使电池的路端电压变化明显，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．干电池在大电流放电时，电动势 会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。　　3．要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出 、r值再平均。　　4．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。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。　　5．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。　　[例题]　　1．用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为 和 ，如图为所需的器材。　　（1）请你把它们连成实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。　　（2）一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图中画出U－I图线，根据图线求出电池的电动势 ________V，内阻 ________ 。 I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.19 1.05 　　 　　　 　　答案：（1）见下图，在这电流表对电压表来说一定要用内接法，否则测出的电源的电阻值是偏大，是电源内阻与电流表的电阻之和，误差较大；（2）1.46，0.72（见上面的讲解，最好用图象法求）。　　 　　2．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，以下说法正确的是　　A．用图a所示电路时， 　 B．用图a所示电路时， 　　C．用图b所示电路时， 　 D．用图b所示电路时， 　　 　　解析：根据闭合电路的欧姆定律：ε=U+Ir。由两次测量列方程为： ，　　解得 ， 　　若是考虑电流表和电压表的内阻，对上图a中应用闭合电路的欧姆定律： ，式中的ε与r是电动势和内阻的真实值。　　解得： ， ，比较得 ， 　　若是考虑电流表和电压表的内阻，对上图b中应用闭合电路的欧姆定律： ，式中的ε与r是电动势和内阻的真实值。解得： ， ，比较得 ， 。由上面的分析可知应选取AB。此题还可以用图象法。