第 3 节 测量电源的电动势和内电阻一、实验目的1．用伏安法测电源的电动势和内电阻。2．学会用“代数法”和“图像法”分析处理实验数据。二、实验原理原理图如图 431 所示。图 431改变滑动变阻器的阻值，测出两组 I、U 的数据，代入方程 E＝U＋Ir，可得到方程组解此方程组可求得：电动势 E＝，内阻 r＝。三、实验器材待测电池一节、滑动变阻器、电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)、开关、导线、坐标纸、直尺。四、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按图 432 所示把器材连接好。图 4322．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，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，并填入预先设计的表格中。4．断开开关，整理好器材。五、数据处理1．代数法运用方程组求解 E 和 r。利用所测 U、I 值多求几组 E 和 r 的值，最后算出它们的平均值。图 4332．图像法以纵轴表示路端电压，横轴表示总电流，建立直角坐标系，将所测多组相应的 U、I 值进行描点，然后用平滑的曲线将各点连接起来。由 U＝E－Ir 知，UI 图像是一条斜向下的直线，如图 433 所示。(1)直线与纵轴的交点表示电动势 E。(2)直线与横轴的交点表示短路电流 I0。(3)直线斜率的绝对值等于电源的内阻 r＝|k|＝。六、误差分析1．偶然误差(1)电压表和电流表的读数误差。(2)由于导线与电池接触不好造成电池内阻不稳定产生误差。(3)作 UI 图线时描点、连线不准确产生误差。图 4342．系统误差公式 U＝E－Ir 中 I 是通过电源的电流，而本实验电路是存在系统误差的，这是由于电压表分流 IV，使电流表示值 I 测小于电池的输出电流 I 真。因为 I 真＝I 测＋IV，而 IV＝，U 越大，IV越大，U 趋于零时，IV也趋于零。所以它们的关系可用图 434 表示，由图线可看出 r和 E 的测量值都小于真实值。r 测＜r 真，E 测＜E 真。七、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表。2．电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势 E 会明显下降，内阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A，因此，实验中不要将 I 调得过大，读电表要快，每次读完后应立即断电。3．电压表、电流表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差。4．当干电池的路...
