第3节 测量电源的电动势和内电阻
[学习目标] 1.知道伏安法测量电源电动势和内电阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。(科学思维)2.学会根据图象合理外推进行数据处理的方法。(科学方法)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。(科学探究)
一、实验原理和方法
改变滑动变阻器的阻值，测出至少两组I、U数据，代入方程E＝U＋Ir，可得到方程组
E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r
解此方程组可求得电动势E＝，内阻r＝。
二、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，铅笔，坐标纸。
三、实验步骤
1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。
2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。
3．同样的方法，依次记录多组U、I值。
4．断开开关S，拆除电路。
四、数据处理
1．计算法
利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示。
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实验序号
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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I/A
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I1
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I2
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I3
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I4
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I5
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I6
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U外/V
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U1
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U2
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U3
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U4
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U5
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U6
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分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值。
E＝，r＝作为测量结果。
2．图象法
把测出的多组U、I值，在UI图中描点画图象，使UI图象的直线经过大多数坐标点或使各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时的电流Im＝。
(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝＝。
(3)若电源内阻r＝0(理想电源)，则U＝E。
五、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UI图象时描点不准确。
2．系统误差
主要原因是未考虑电压表的分流作用，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UI坐标系中表示出来，如图所示，可见E测＜E真，r测＜r真。
六、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，故长时间放电电流不宜超过0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A。因此实验中不宜将I调得过大，读电表的示数要快，每次读完后应立即断电。
