第 5 节 学生实验：测量电源的电动势和内阻一、实验目的1．知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。2．学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。3．尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法。二、实验原理1．实验电路如图 251 所示。图 2512．实验原理根据闭合电路欧姆定律：E＝U 外＋Ir，改变外电路电阻 R，用电流表和电压表测出两组总电流 I1、I2和对应路端电压 U1、U2，即可得到两个欧姆定律方程：E＝U1＋I1r 和 E＝U2＋I2r，解此方程组可得电源的电动势为：E＝，电源的内电阻为 r＝。三、实验器材待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。四、实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，按图 251 所示电路把器材连接好，如图 252 所示。图 252(2)把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组 I 和 U 的值。并填入下表：实验序号123456I/AU 外/V(4)断开开关，整理好器材。五、数据处理1．公式法分别将 1、4 组，2、5 组，3、6 组联立方程组分别解出 E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值 E＝，r＝作为测量结果。2．图像法把测出的多组 U、I 值，在 UI 图中描点画图像，使 UI 图像的直线经过尽可能多的坐标点并使不在直线上的各坐标点大致均匀地分布在直线的两侧，如图 253 所示，由 U＝E－Ir可知，图线与纵轴截距等于电动势 E，图线斜率的绝对值等于内阻 r，根据图线纵截距和斜率得出 E、r。图 253六、误差分析1．偶然误差产生原因减小方法电压表、电流表的读数电压表、电流表指针偏角适当大些描点时不准确，画 UI 图像时不规范多测几组数据，不在直线上的点，大致均匀分布在直线两侧。个别偏离直线较远的点不予考虑2．系统误差(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接。图 254实测的 E 和 r 都小于真实值。(2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接。图 255E 测＝E 真，r 测>r 真。任一种电路都存在系统误差，若电源内阻较小时，不能采用图 255 甲中的测量电路，尽管电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大，因此要选用图 254 甲中的测量电路。但若电源内阻很大，以至于电流表内阻可以忽略，如水果电池，则需用图 255 中甲的测量电路。七、注意事...
