实验十二 测定电源的电动势和内阻
1．实验目的
(1)测定电源的电动势和内阻。
(2)加深对闭合电路欧姆定律的理解。
2．实验原理
(1)如图甲所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组U、I值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。
(2)用图象法来处理数据，在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出UI图象，如图乙所示，直线跟纵轴的交点的纵坐标表示电源电动势E的值，图线的斜率的绝对值即电源内阻r的值。
甲 乙
3．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。
4．实验步骤
(1)连实物图：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)滑动变阻器移至最大：把滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值最大的一端。
(3)测几组U、I值：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)整理器材：断开开关，拆除电路，整理好器材。
5．数据处理
(1)公式法：联立六组对应的U、I数据，满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r、……，让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r。
(2)图象法：在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即r＝。
6．误差分析
(1)偶然误差：电表读数及用图象法求E和r时作图不准确。
(2)系统误差：如实验原理图甲中由于电压表的分流，测量结果是：E测<E真，r测<r真。
7．注意事项
(1)可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的一节干电池。
(2)电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大。因此，实验中不要将电流I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。
(3)计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1式和第4式为一组、第2式和第5式为一组、第3式和第6式为一组，分别解出E、r值再求平均值。
(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，电源的内阻不能用r＝确定，应根据r＝确定。
实验电路设计与器材选取
1．实验电路的选择
干电池的内阻很小，电流表应相对电源外接。
2．实验仪器的选择
(1)干电池的电动势大约为1.5 V，电压表应选择量程为3 V的。
(2)滑动变阻器的选择要注意保证实验的安全性及方便调节等问题。
1．在测一节干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为2 Ω)的电动势和内阻的实验中，电压表和滑动变阻器各有两个供选择：
A．电压表量程为15 V
B．电压表量程为3 V
C．滑动变阻器为0～20 Ω，3 A
D．滑动变阻器为0～500 Ω，0.2 A
