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测电源电动势和内阻的几种方法
一、伏安法——用电压表和电流表测量电源的电动势和内阻
原理:用电流表和电压表分别测出电源的电流和电压,然后由闭合电路的欧姆定律列方程组求现电源的
电动势和内阻;或者通过描点作出电源的U——I 图象,再根据图象来求电源的电动势和内电阻。
误差分析:用图象法,如图所示,
第一种方法:E 测E 真,r 测r 真
第二种方法:E 测=E 真,r 测r 真
例1 (2005 年全国卷Ⅰ)测量电源B 的电动势E 及内阻r (E 约为4 .5V,r 约为1.5Ω)。
器材:量程3V 的理想电压表V,量程0 .5A 的电流表A (具有一定内阻),固定电阻R=4Ω,滑
线变阻器R ′,电键K,导线若干。
①画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中,当电流表读数为I1 时,电压表读数为U1 ;当电流表读数为I2 时,
电压表读数为U2 。则可以求出E= ,r= 。(用I1,I2,U1,U2
及R 表示)
例2 (2007 宁夏卷)利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为:
干电池:电动势约为1.5 V,符号
电压表:量程1 V,内阻998.3 Ω,符号
电流表:量程1 A,符号
滑动变阻器:最大阻值99999.9 Ω,符号
单刀单掷开关1 个,符号
导线若干
①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内,要求在图中标出电压表、电流表
的接线柱的正负。
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的( )倍,电阻箱的阻值
应为( ) 。
二、伏阻法——用电压表和电阻箱来测量电源的电动势和内阻
原理:如图所示,通过改变电阻箱的阻值来改变电源的端电压,将电压和电阻值代入闭合电路欧姆
定律表达式,列方程组来求得电源的电动势和内电阻。当然也可以通过欧姆定律求出电路中的电流,
然后通过描点作出电源的U——I 图象来求出电源的电动势和内阻。
误差分析:E测E真,r测r真
例3 (2001年上海卷)要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势ε 和内阻r (约几欧),提
供下列器材:
电压表V1 (量程3V,内阻1kΩ)、电压表V2 (量程15V,内阻2kΩ)、电阻箱(0—9999Ω)、电
键、导线若干.某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路,实验步骤如下:
(1)合上电键S,将电阻箱R阻值调到R1=10Ω,读得电压表的读数为U1.
(2)将电阻箱R阻值调到R2=20Ω,读得电压表的读数为U2 由方程组解出ε 、r.
为了减少实验误差,上述实验在选择器材和实验步骤中,应做哪些改进?
例4 (2007年四川卷)甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2 的阻值。实验器
材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为1.5V,内阻很大),电阻
箱R(0-99.99Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
①先测电阻R1 的阻值。请将甲同学的操作补充完整:闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,
读出其示数 r 和对应的电压表示数 U1,保持电阻箱示数不变,将 ,读出电压表的示数
U2。则电阻R1的表达式为R1=__________。
②甲同学已经测得电阻R1=4.8Ω,继续测电源电动势E和电阻R2 的阻值。该同学的做法是:
闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测
得的数据,绘出了如图所示的图线,则电源电动势 E= V,电阻 R2= Ω 。
③利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1,乙同学测电源电动势E 和电阻R2 的阻值的做法是:
闭合S1,将S2 切换到b,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R 和对应的电压表示数U ,
由测得的数据,绘出了相应的图线,根据图线得到电源电动势E 和电阻 R2 。这种做法与甲同
学的做法比较,由于电
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