第 10 节 实验：测定电池的电动势和内阻一、实验目的(1)知道伏安法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、实验原理实验电路如图 2－10－1 所示，根据闭合电路的欧姆定律，改变 R 的阻值，测出两组 U、I 的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：E＝U1＋I1r 和 E＝U2＋I2r，联立可解出 E、r 的值。图 2－10－1三、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)选定电流表、电压表的量程，按照电路图把器材连接好。(2)把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(图 2－10－2 中左端)。(3)闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数 U 和电流表示数 I，并填入事先绘制好的表格(如下表)。(4)多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中。图 2－10－2实验序号123456I/AU/V(5)断开电键，整理好器材。五、数据处理依据以上实验步骤测得数据，可以用以下两种方法得到结果。(1)平均值法：利用在实验中测得 6 组 U、I 值，分别组成三组方程组，联立解得三个电动势和三个内电阻，分别算出它们的平均值，即 E＝，r＝。(2)图像法：以路端电压 U 为纵轴、干路电流 I 为横轴建立 U－I 坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，使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即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率大小即为电池的内阻 r，即 r＝||。1六、注意事项在实验时应注意以下五点：(1)电池应选使用过一段时间的半新电池，这样可以使路端电压有较大范围的变化值。(2)闭合开关前，一定要把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。(3)在电流表有明显示数且稳定后，再读出电压表读数 U 和电流表读数 I。(4)一般来说电池的电动势和内阻都随着使用时间的增长而变化，实验时不要长时间通电，只是在读数时让电路接通，其他时间要断开电路。(5)该实验中电流表选 0～0.6 A 挡，电压表选 0～3 V 挡。七、误差分析1．系统误差(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接。图 2－10－3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 2－10－4E...
