实验十二  测定电源电动势和内阻

　　（一）目的：

　　掌握利用电压表、电流表测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和仪器选择，学会利用图线处理数据的方法。

　　（二）原理：

　　如图实12-1所示，由闭合电路的欧姆定律 可得：U＝E－Ir，式中E、r为电源电动势和内电阻，在电路中不随外电阻的变化而改变。当外电阻R变化时，路端电压U及电路中的电流I将发生改变。若改变外电阻，可求得n组U、I值，即可由公式法或图像法（图实12-2）求得E、r。

　　（三）器材：

　　待测干电池，电压表（0-3V），电流表（0-0.6A），滑动变阻器（0~10Ω），电键，导线。

　　（四）步骤：

　　1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按原理图连接好电路。

　　2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。

　　3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值，并记录。

　　4．断开开关，整理好器材。

　　5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。

　　（五）数据记录与处理：

　　除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外，还可以用作图法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图象，所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。

　　（六）注意事项：

　　1．由于干电池的内电阻较小（0．5欧～1．5欧），如果电路短路，电路中电流过大，会损坏电表和电池，因而调节滑动变阻器时要防止电阻为零的情况发生。

　　2．一般来说干电池的电动势和内电阻是要变化的，随着电池使用时间的增加，它的电动势减小，内电阻增加。为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻最好大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。实验中使用电动势为1．4伏左右半新电池效果较好。

　　3．实验时为了不损伤电池，应使通电时间越短越好，只是在读取数据时让电路接通。

　　4．改变滑动变阻器的阻值时，最好让两个电表中的一个表的指针指整数格，每次的电阻值的变化适当大一些，可以减小读数误差。

　　5．图线坐标轴的单位长度取得是否合适直接影响作图的准确性。图线的倾角最好接近45°，坐标原点可以不从零开始，但这时图线与横轴的交点I不再是短路电流，电源内电阻为： 。在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。

　　（七）例题：

　　例1，测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。器材：量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑线变阻器R1，电键K，导线若干。

　　①画出实验电路图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。

　　②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。