实验测定电池的电动势和内阻

一、实验目的

1．知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系．

2．学会根据图象合理外推进行数据处理的方法．

3．尝试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解测量中减小误差的方法．

4．培养仔细观察、真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质． 二、实验原理

伏安法测电动势E和内阻r由闭合电路的欧姆定律得：E＝U＋Ir，用电压表测得路端电压，用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组U、I数据，就可以列

出两个关于E、r的方程：E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，联立两方程就可以解出结果． 三、实验器材

待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．

四、实验步骤

1．确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好．

2．把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端．

3．闭合开关，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． 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.

实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A U/ V 5.断开开关，整理好器材． 五、数据处理

为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： 1．公式法

将依次记录的多组数据(一般6组)填入下表，如表所示：

实验序号 I/A U/ V 1 I1 2 I2 3 I3 4 I4 5 I5 6 I6 U1 U2 U3 U4 U5 U6 分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，

E1＋E2＋E3r1＋r2＋r3

E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E＝，r＝33作为测量结果． 2．图象法

把测出的多组U、I值，在U-I图中描点画图象，使U-I图象的直线经过大多数坐标点，使不在线上的坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知：

(1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路

E

时的电流I短＝r. ΔUE

(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝|ΔI|＝.

I短(3)若电源内阻r＝0(理想电源)，则U＝E. 六、误差分析 1．偶然误差

主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图象时描点不准确． 2．系统误差

主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些．U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U-I坐标系中表示出来，如图所示，可见E测七、注意事项

1．为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用旧的干电池．

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，读电表示数要快，每次读完后应立即断电． 3．选用内阻适当大一些的电压表．

4．电压表、电流表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数的相对误差．

5．当路端电压变化不是很明显时，作图象时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点可以不从零开始．

6．画U-I图象时，要使较多的点落在一条直线上，不在线上的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，就能抵消部分偶然误差，从而提高精确度．