實(shí)驗(yàn)-電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量課件-高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

12.3實(shí)驗(yàn)：

電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量

電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都是電源的重要參數(shù)。

根據(jù)閉合電路歐姆定律，有多種方法可以測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

請(qǐng)你思考并提出一兩種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)思路方法1

根據(jù)閉合電路的歐姆定律，電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r，與路端電壓U、電流I的關(guān)系可以寫(xiě)成E＝U＋I(xiàn)r（1）

如果能測(cè)出U、I的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程，從中解出E和r。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.代數(shù)法｛從而計(jì)算出：

以上實(shí)驗(yàn)只測(cè)了兩組U、I數(shù)據(jù)，通過(guò)聯(lián)立方程解得E和r，做起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但要注意，只根據(jù)兩組數(shù)據(jù)解得E和r，誤差可能會(huì)較大。

要減小實(shí)驗(yàn)誤差，我們往往進(jìn)行多次測(cè)量，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理。所以，我們可以使用滑動(dòng)變阻器改變外電路的電阻，進(jìn)行多次測(cè)量。實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律E=U+Ir

通過(guò)改變多次滑動(dòng)變阻器的阻值（外電阻），測(cè)出相應(yīng)的路端電壓（伏特表讀數(shù)）、電流（安培表讀數(shù)），利用解方程的辦法或圖象法求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。AVKE,r

為了減小誤差，根據(jù)多次測(cè)量的結(jié)果，分別列出若干組聯(lián)立方程，求出若干組E和r，最后以E的平均值和r的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比只用兩組U、I數(shù)據(jù)求得的結(jié)果誤差小實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2.圖像法根據(jù)E=U+IrU=-rI+EIU×××××AB電動(dòng)勢(shì)E短路電流0電源的外特性曲線AVKE,r斜率k絕對(duì)值=r簡(jiǎn)便、直觀，誤差更小

以U為縱坐標(biāo)、I為橫坐標(biāo)建立平面直角坐標(biāo)系。根據(jù)幾組U、I的測(cè)量數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。某次實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果如圖12.3-2所示，此時(shí)可以看到這些點(diǎn)大致呈直線分布，畫(huà)出這條直線。

仔細(xì)觀察我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，上圖測(cè)量數(shù)據(jù)集中在U-I圖像的很小區(qū)域（偏上一小部分），這樣不利于減小誤差，如何調(diào)整坐標(biāo)軸解決這個(gè)問(wèn)題？調(diào)整后的直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)是否發(fā)生改變？

調(diào)整縱軸起點(diǎn)（根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把縱軸起點(diǎn)調(diào)整為1.20V較合適）,然后再根據(jù)U-I圖像求E和r根據(jù)U=-rI+E結(jié)合圖像可得：E=1.49V二、伏安法電路和器材的選擇1、電路選擇AVS甲R(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)采用左圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)AVKE,r2、儀器選擇：安培表：0~0.6A伏特表:0~3V滑動(dòng)變阻器:選用阻值較小的,最大阻值10~20Ω三、實(shí)驗(yàn)步驟1：按原理圖連接實(shí)物圖AVS甲R(shí)2、把變阻器的滑片移到一端使電阻值最大3、閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)（三分之一滿偏以上），記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣的方法測(cè)量并記錄幾組U，I值。4、斷開(kāi)電鍵，整理好器材四、重要注意事項(xiàng)（1）本實(shí)驗(yàn)在電鍵閉合前，變阻器滑片應(yīng)置于阻值最大位置處（2）要測(cè)出不小于6組Ｉ、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大一些（3）畫(huà)U—Ｉ圖線時(shí)，應(yīng)使圖線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，并使不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。（4）使用內(nèi)阻較大的舊電池。在實(shí)驗(yàn)中不要將電流調(diào)得太大，每次讀完數(shù)后立即斷電，以免使電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻發(fā)生變化（5）畫(huà)U--I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開(kāi)始，而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)?shù)闹甸_(kāi)始（但橫坐標(biāo)一般從0開(kāi)始)，這時(shí)圖線與橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動(dòng)勢(shì)E，圖線的斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)阻r.

五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)測(cè)E、r的其它方法R1AR2K1K2ARK

如果只有一個(gè)電流表沒(méi)有電壓表，你能設(shè)計(jì)出測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路嗎？AVS甲R(shí)E＝U外＋U內(nèi)（1）E＝U＋I(xiàn)r

（2）E＝IR＋I(xiàn)r

（3）電流表、電阻箱組合法

五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)測(cè)E、r的其它方法

如果只有一個(gè)電壓表沒(méi)有電流表，你能設(shè)計(jì)出測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路嗎？AVS甲R(shí)E＝U外＋U內(nèi)（1）E＝U＋I(xiàn)r

（2）E＝IR＋I(xiàn)r

（3）電壓表、電阻箱組合法

K2R1VR2K1VRK六、測(cè)定水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻把銅片和鋅片相隔約1cm插入一個(gè)水果中，就制成一個(gè)水果電池（圖12.3-5）。銅片和鋅片相距越近、插入越深，電池的內(nèi)阻就越小。銅片是電池的正極，鋅片是負(fù)極。水果電池內(nèi)阻很大化學(xué)能電能六、測(cè)定水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻VRK把水果電池、電阻箱、電壓表等按右上圖連接起來(lái)。根據(jù)前面提到的用電壓表和電阻箱組合的方