1、实验十测定电源的电动势和内阻必备知识自主排查一、基本原理与操作实验原理与电路图操作要领原理：根据闭合电路欧姆定律EUIr，改变外电路电阻R，用电流表和电压表测出U、I的两组数据，列出两个关于E、r的方程，从而解出E和r(1)连接电路：按实验电路图连接好电路(2)测量与记录：闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，读出电压表的读数U和电流表的读数I，并填入事先绘制好的表格中二、数据处理及分析1计算方法 2图象法：画出电源的UI图象，如图所示， (1)图线与纵轴交点为E；(2)图线斜率的绝对值表示内阻，即rUI.注意事项(1)电池选取：应选用内阻较大的电池(2)实验操作：实验中不宜将电流调得过大，电表读数
2、更快，每次读完数后立即断开开关(3)数据要求：要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些(4)合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流误差分析(1)用图象法求E和r时作图不准确(2)由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差(3)本实验中测量结果是：E测E真，r测7.5 ，可选用15.0 .(3)EUR0+URV(Rr)U整理可得：1U1ER0+RVR0RVR1ER0+RVR0RVr+1(5)图(b)中图线的斜率k0.04 V11，即1ER0+RVR0RV0.04 V11解得E1.30 V图(b)中图线的纵截距b0.840 V1
3、，即1ER0+RVR0RVr+10.840 V1解得r1.7 (6)若电压表为理想电表，同理可得1U1ER0RrER0+1E即1ER0k，解得E1.25 V由此产生误差EEE100%3.8%答案：(1)15.0(3)1ER0+RVR0RVR1ER0+RVR0RVr+1(5)1.301.7(6)3.8例3解析：(1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表V1的最大电流
4、约为1 mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3 mA，故设计的电路应该选择图乙(2)根据(1)中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表V1的内阻，故滑动变阻器应该选择R1.(3)题图b所示的电压表的最小刻度为0.1 V，故估读到0.01 V，其读数为2.10 V.(4)对图乙，设电压表V1和电压表V2的内阻分别为r1、r2，示数分别为U1、U2，滑动变阻器的电阻调到r，由闭合电路的欧姆定律，得EU1U2U2r2+U2R01r，EU1U2U2r2+U2R02r，其中R016 k，R022 k，对电压表V1和电压表V2所在的电路，由串并联规律得U1r1U1r2+
5、U2R01，U1r1U2r2+U2R02，代入数据，联立解得E5.60 V，r12.5 k，r210 k.答案：(1)见解析图乙所示(2)R1(3)2.10(4)5.602.5103解析：(1)a、b间的电压不为零，说明a、a或b、b间有一处导线断开，若a、a间电压不为零，说明aa导线断开；若a、a间电压为零，则一定是bb导线断开(2)在给出的图象中取两个点，读数分别为I10.12 mA、I260 mAI10.07 mA、I2200 mA.据闭合电路欧姆定律知：E(I1I2)(R0r)I1(r1R1)，将上述两组数据代入可得：电动势E1.4 V，内阻r0.57 .答案：(1)aabb(2)1.40(1.361.44均可)0.57(0.400.60均可)4解析：(2)为了保护电流表，闭合开关前应使电路中的电阻最大，故金属夹应夹在电阻丝的b端(4)由闭合电路的欧姆定律得EI(rRAR0r0)，整理得1I1E(rRAR0)r0E ，结合题图(b)可得kr0E，d1E(rRAR0)，解得Er0k，rdr0kRAR0.(5)实验电路图如图所示，先将单刀双掷开关S接1，记下电流表的示数I0，然后将单刀双掷开关S接2，移动金属夹的位置，直到电流表的示数为I0，记下此时接入电路的电阻丝对应的圆心角0，则r0R00.答案：(2)b(4)r0kdr0kRAR0(5)如图所示
