《5.学生实验：测量电源的电动势和内阻》优质课教案设计

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如图实-9-1甲所示，改变变阻器的阻值，从电压表和电流表中读出两组对应的数值（U1,I1）和（U2，I2）,由闭合电路欧姆定律可得：U1=E-I1r,U2=E-I2r,课解出E、r的数值，然后求E、r的平均值。

为了减少误差，多测量几组U、I值，然后在U-I图中描点作图，所得图线的延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的绝对值即为电源的内阻（ EMBED Equation.3 ）（如图实-9-1乙所示）

三、实验器材

电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸

四、实验步骤及数据处理

1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图实-9-1甲所示连接好电路，如图实-9-2所示．

2．把滑动变阻器的滑片移动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并记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量几组I、U值，记录在下面表格中．

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阻的值．

五、注意事项

1.本实验在开关s闭合前，滑动变阻器滑片应处于阻值最大处。

2.要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些。用方程组求解时，要第1、4为一组，第2、5为一组。第3、6为一组，分别解出E、r值再求平均值．

3.画I-U图线时，由于读数的偶然误差。描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两边，个别偏离直线太远的点可舍去．这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度．

4.由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，两是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势E，图线斜率的绝对值仍为内阻r．

六、误差分析

1.读完电表示数没有立即断电，造成E、r变化．

2.测量电路存在系统误差，I真=I测十IV．未考虑电压表的分流，或电路中U真=U十UA未考虑UA．

3．用图象法求E、r时，作图不准确造成偶然误差．

4．如图实-9-3所示，在理论上E=U+(IV+IA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压．而实验中忽略了通过电压的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大．结论：(1)当电压表示数为零时，IV=0，IA=I短，短路电流的测量值=真实值；(2)E测

如采用图实-9-4所示电路连接，其U-I图线如图实-9-5所示。IA为电源电流真实值，理论上有E=U+UA+IAr，其中的UA为电流表的分压，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大．当电流为零时，UA=0，电压为准确值，等于E．结论：(1)E为真实值；(2)I短测r真．R测实际是r和RA的串联值．

七、知识拓展：测电源电动势和内阻的其他方法

1．用电阻箱、电流表测定

电路图如图实-9-6所示．原理：改变电阻箱的阻值，记录R与I．应用E=I1((R1+r))和E=I2(R2+r)解出E 、r．为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图象处理，误差为：E测=E，

r测>r．