专题17 实验：测定电源的电动势和内阻
一．实验目的
1、掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法；
2、掌握用图象处理实验数据的方法。
二．实验原理
1．实验依据：闭合电路欧姆定律。
2．实验方法：
（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。测出两组U、I值，就能算出电动势和内阻。
原理公式：E＝U＋Ir。图甲适合测量内阻较小的电池；图乙适合测量内阻较大的电池（如水果电池）。
由U＝E－Ir得，解得E= 、r=。
（2）用电流表、电阻箱测量。如图甲，测出两组I、R值，就能算出电动势和内阻。
原理公式：E＝I（R＋r）。
（3）用电压表、电阻箱测量。如图乙，测出两组U、R值，就能算出电动势和内阻。
原理公式：E＝U＋r。
3．用作图法处理数据，以路端电压U为纵轴，以干路电流I为横轴，作U-I图线，如图。
（1）图线与纵轴交点（在纵轴上的截距）代表电源电动势E；
（2）图线与横轴交点（纵轴起点为零时）为I短＝；
（3）图线的斜率绝对值代表电源的内阻r，即r＝||。
三．实验器材
电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
四．基本操作
1．电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按实验原理图连接好电路。
2．把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。
3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1，U1）。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。
4．断开开关，拆除电路，整理好器材。
五．数据处理
（1）公式法：原则上，利用两组U、I数据，根据公式E＝U＋Ir，便可得到E、r，但这样误差较大，为减小误差，可测多次求平均值。
（2）图象法：将多组U、I数据描在坐标纸上，利用图线求解电动势和内阻。
①图线的纵坐标是路端电压，横坐标是干路电流，根据U＝E－Ir，图线是向下倾斜的直线。
②电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持不变，而这里的U－I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。
③实验中至少得到5组以上实验数据，画在坐标纸上拟合出一条直线。要使多数点落在直线上，且分布在直线两侧的点个数大致相等。
④将图线延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电动势。横轴截距点（路端电压U＝0）意味着短路情况，它的数值就等于短路电流。
【特别提醒】（1）两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。
（2）由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。
