測電源電動勢和內(nèi)阻的六種方法

1、測電源電動勢和內(nèi)阻的六種方法 -供同學們自行閱讀練習實驗是物理學習中的重要手段，雖然高考是以筆試的形式出現(xiàn)的，但卻力圖通過考查設計性的實驗來鑒別考生獨立解決新問題的能力。因此，在平時的學習中要充分挖掘出物理教材中實驗的探索性因素，不斷拓寬探索性實驗設置的新路子，努力將已掌握的知識和規(guī)律創(chuàng)造性的運用到新的實驗情景中去?，F(xiàn)結合習題簡略介紹幾種測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法。一、用一只電壓表和一只電流表測量例1 測量電源的電動勢及內(nèi)阻（約為，約為）。器材：量程為的理想電壓表，量程為的電流表（具有一定內(nèi)阻），固定電阻，滑動變阻器，開關，導線若干。（1）畫出實驗電路原理圖，圖中各元件需用題目中所給出的符號或

2、字母標出。（2）實驗中，當電流表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為；當電流表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為，則可以求出_，_。（用、及表示）解析：由閉合電路歐姆定律可知，只要能測出兩組路端電壓和電流即可，由，可得： （1） （2）我們可以用電壓表測電壓，電流表測電流，但需注意的是題給電壓表的量程只有，而路端電壓的最小值約為，顯然不能直接把電壓表接在電源的兩端測路端電壓。依題給器材，可以利用固定電阻分壓（即可以把它和電源本身的內(nèi)阻共同作為電源的等效內(nèi)阻“”），這樣此電源的“路端電壓”的最小值約為，就可直接用電壓表測“路端電壓”了，設計實驗電路原理圖如圖1所示。調(diào)節(jié)滑動變阻器測兩組電壓和電流分別代入（1）（2）兩式，

3、得：，。說明：此種方法所測偏小，偏小。二、用一只電流表和一只電阻箱測量例2 在“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，除待測電源（，），足夠的連接導線外，實驗室僅提供：一只量程合適的電流表，一只電阻箱，一個開關。（1）畫出實驗原理圖。（2）寫出用測量值表示的電源電動勢和內(nèi)阻的表達式，并注明式中量的含義。解析：由歐姆定律可知，測出兩組電阻箱的不同值及其對應的電流，由，可得：，。式中、是電阻箱分別取和時電流表讀數(shù)。設計實驗原理圖如圖2所示。說明：此種方法使測得的電動勢無系統(tǒng)誤差，但內(nèi)阻偏大。三、用一只電壓表和一只電阻箱測量根據(jù)，測出兩組電阻箱不同值及其對應的電壓，即有，。得：，。設計實驗原理圖如圖3所示

4、。說明：此種方法測得的電動勢和內(nèi)阻均偏小。四、用兩只電壓表測量例3 在“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，除待測電源（，），足夠的連接導線外，實驗室僅提供：兩只量程合適的電壓表、及的內(nèi)阻，一只單刀雙擲開關。（1）畫出實驗原理圖；（2）寫出用測量值表示的電源電動勢和內(nèi)阻的表達式，并注明式中量的含義。解析：依據(jù)題意可知，電壓表的內(nèi)阻已知，則可由電流電壓變換法用測出它所在支路的電流，類似方法一，設計實驗電路原理圖如圖4所示。設當開關與1接觸時，電壓表的讀數(shù)為；當開關與2接觸時，電壓表、的讀數(shù)分別為、，由歐姆定律，即有，可得，。說明：此種方法測得的電動勢和內(nèi)阻均無系統(tǒng)誤差。五、用兩只電流表測量例4 在測

5、定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，備有下列器材：干電池（電動勢約為，內(nèi)電阻約為）；電流表（滿偏電流，內(nèi)阻）；電流表（量程，內(nèi)阻約為）；滑動變阻器（，）；滑動變阻器（，）；定值電阻；開關和導線若干。（1）為了能準確地進行測量，也為了操作方便，實驗中應選用的滑動變阻器是_。（填寫數(shù)字代號）（2）請畫出實驗原理圖。解析：由閉合電路歐姆定律可知，只要能測出兩組路端電壓和電流即可，但題目中只給出兩個電流表且其中一個電流表的內(nèi)阻已知，可以把內(nèi)阻已知的電流表和定值電阻串聯(lián)改裝成一個電壓表。為了減少誤差，滑動變阻器需選，設計實驗原理圖如圖5所示。分別測兩組電流表和的讀數(shù)，即有，可得，。說明：此種方法測得的

6、電動勢和內(nèi)阻均無系統(tǒng)誤差。六、用補償法測量電源的電動勢和內(nèi)阻電源在沒有電流通過時路端電壓等于電源電動勢的結論使我們有可能通過測量路端電壓來測量電動勢。但電壓表的接入不可避免地會有電流流過電源，而電源或多或少總有內(nèi)阻，因此這樣測得的路端電壓將略小于電動勢。要精確地測定電動勢，可以設法在沒有電流流過電源的條件下測量它的路端電壓。采用補償法可以做到這一點，其原理電路圖如圖6所示。其中是被測電源，是標準電池（其電動勢非常穩(wěn)定并且已知），是工作電源。是一段均勻的電阻絲（上有一滑片），是靈敏電流計。操作過程：先將開關擲于1，調(diào)節(jié)滑片使靈敏電流計電流為零，這時與點等電勢，故。設流過的電流為，則 （1）（是段的電阻）再將開關擲于2，因一般，靈敏電流計的示數(shù)不會為零，調(diào)節(jié)滑片至另一點以重新使靈敏電流計電流為零，由以上討論，得 （2）（是段的電阻）因兩種情況下都無電流，故式（1）與（2）中相同，合并兩式得：其中及分別為及段的長度，測得及，利用的已知值便可由上式求得。根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，為了測定電源內(nèi)阻，必須要電源放出一定的電流，通常情況下為常數(shù)，為了控制回路中的大小，要在電路中串聯(lián)一個電阻箱，電流的測量采用電流電壓變換法，即測量阻值足夠準確的電阻（）兩端電