測定電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗的三條思路

測定電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗的三條思路作者：李建釗文章來源：物理教學(xué)探討2007.1點擊數(shù)：2826更新時間：2008-2-24測定電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗的三條思路李建釗電源的電動勢和內(nèi)電阻是電源的兩個重要參數(shù)?！犊荚嚧缶V》把“用電流表和電壓表測定電源的電動勢和內(nèi)電阻”改為“測定電源的電動勢和內(nèi)電阻”，這一變化意味著要求掌握測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的多種方法.這些方法歸納起來分別對應(yīng)閉合電路歐姆定律的三種不同形式。第一種形式路端電壓和干路電流間的關(guān)系U=E-Ir（簡稱伏安法），￡—第二種形式干路電流和外電阻間的關(guān)系（簡稱安阻法），第三種形式路端電壓和外電阻間的關(guān)系E（簡稱伏阻法）?，F(xiàn)就每種形式舉例如下:思路一根據(jù)U=E-Ir測定電源的電動勢和內(nèi)電阻即伏安法U為電源的路端電壓，用電壓表測量。I為干路電流,用電流表測量。改變滑動變阻器的阻值，記錄兩組數(shù)據(jù)U「二和U2、I2,由U=E-Ir列方程:U1=E-Iir，①U2=E-I2r。②聯(lián)立①②式得4-G'&-匕課本實驗就是根據(jù)這一思路，采用電流表外接電路（外接是相對電源而言的）。例1（2005年理綜I第22題第⑵小題）測量電源的電動勢E及內(nèi)電阻r（E約為4.5V,r約為1.5Q）。器材量程3V的理想電壓表，量程0.5A的電流表A（具有一定的內(nèi)阻），固定電阻R=4Q，滑動變阻器R，，電鍵S,導(dǎo)線若干。①畫出實驗電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標(biāo)出。②實驗中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時，電壓表的讀數(shù)為U1;當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時，電壓表的讀數(shù)為U2。則可以求出E,分析本題實際上是在課本實驗《測定電源的電動勢和內(nèi)電阻》的基礎(chǔ)上改編而成的,因本題電壓表的量程只有3V,而電源電動勢E約為4.5V,故不能直接用電壓表測量電源的路端電壓,應(yīng)把待測電源與固定電阻串聯(lián)等效為一個新電源.答案如下：①實驗電路原理圖如圖1所示。圖1②根據(jù)"時】血清沖并缺)，靜互=.竺二:臭七上^頊一思路二根據(jù)/=—測定電源的電動勢和內(nèi)電阻即安趣滲I為干路電流用電潴測景.R為外電阻&由電阻箱讀出.改變電阻箱的阻值，記錄兩組娜以R湘&也+尸&+尸聯(lián)立③彳景宜_悠-&L)尸_.夕RE：4一上例2(2002年廣東高考第12題第(2)問現(xiàn)有器材)量程10.0mA、內(nèi)阻約30Q~40Q的電流表一個，定值電阻R1=150Q,定值電阻R2=100Q,單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電動勢約1.5V）的電動勢。請用已知量和直接測得量表示的待測電動勢的表達(dá)式為E=，式中各直接測得量的意義是。?分析列方程至少要列兩個。因電流表的量程只有偵命氏而電源電動勢R+rS1.時,故第一鏘卜電阻只能接定值電阻也第二賽芥電阻為定值電阻砧和艮的串聯(lián)電阻口根據(jù)￡=—-—%=皿】是外電阻為R】時的電流卜電阻一0+么偵+F0+虬^+虬］+?'為R］和艮串聯(lián)時的電流舄解得E二竺線/二衛(wèi)生―&—電因電流表內(nèi)阻化不即,A-&A-A故電源內(nèi)阻r無法求出，例g伽弟年天津的彩g⑶4域某研究性學(xué)習(xí)小組利用配甲所示電路測言電池狙的電動弈E和內(nèi)阻r。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖2乙所示的反-：圖繾其中R為佬阻箱讀3凱I為電流表讀數(shù)由此可以得到E=嶺Hr=皿『?P分析系時居項=三變形得占=--r（不計電流表的向阻）即電阻箱的阻值跟電流表RHI示數(shù)的倒數(shù)成線性關(guān)互宣線的斜率等于電源的電動期直線與縱軸的截距的絕對值等于電源的內(nèi)阻。故由圖可得電源電動勢E=2.9V,電源內(nèi)阻r=0.9Q。思路三根據(jù)U=RR+rE測定電源的電動勢和內(nèi)電阻即伏阻法U為電源的路端電壓，用電壓表測量。R為外電阻，由電阻箱讀出。改變電阻箱的阻值，記錄兩組數(shù)據(jù)U1、R1和U2、方程至少要兩個就可以求出電源電動勢和內(nèi)電阻。因電源電動勢約為1.5V，故電壓表應(yīng)選B,A電壓表量程過大，誤差較大。變阻器應(yīng)該選A;B變阻器額定電流過小且調(diào)節(jié)不便。涉及測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗題雖然很多，但解題思路均為以上介紹的三條思路之一。欲求解電源的電動勢和內(nèi)電阻,無論根據(jù)哪一種形式，至少都應(yīng)要列兩個方程。但實驗時為了減小誤差,一般需要測多組數(shù)據(jù)，然后畫出路端電壓隨干路電流變化的U-I圖像。因閉合電路歐姆定律的三種形式在本質(zhì)上是等價的，雖然是根據(jù)不同形式求解電源的電動勢和內(nèi)電阻,但列方程求解電源的電動勢E和內(nèi)電阻r時，可統(tǒng)一根據(jù)U=E-Ir列方程較易。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"服由口=^^占可列方程得"=W—虬國吳,=二一磯⑥*JE+廣艮+廠&+尹\o"CurrentDocument",聯(lián)立⑤?式解得占二華（豹-g技二您叫S.°皿-S-崢\\o"CurrentDocument"例1（次皿年上海高考第LS題〉在測定一節(jié)干電池（電動勢約為L網(wǎng)內(nèi)阻約為源注電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，變阻制口電壓表各有西J濮選:&電壓表量程為15V.B電晝量程為3VM變阻器為度曲，酣）必變阻器為何DG,Q.迎據(jù)電壓表應(yīng)該選也?戒乩這是因為扣-\o"CurrentDocument"，變阻器應(yīng)該選（填A(yù)或町通是因為…?分析=用電壓表測量電源路端電壓,變阻器的電阻可變且可知」這樣艮+尸的。方程至少要兩個就可以求出電源電動勢和內(nèi)電阻。因電源電動勢約為1.5V，故電壓表應(yīng)選B,A電壓表量程過大，誤差較大。變阻器應(yīng)該選A;B變阻器額定電流過小且調(diào)節(jié)不便。涉及測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗題雖然很多，但解題思路均為以上介紹的三條思路之一。欲求解電源的電動勢和內(nèi)電阻,無論根據(jù)哪一種形式，至少都應(yīng)要列兩個方程