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第七章 恒定电流
第五讲 实验：测定电源的电动势和内阻
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一、实验目的
1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律．Zxx k
2．学会用图象法求电源的电动势和内阻．
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幻灯片 4二、实验原理
1．实验依据：闭合电路欧姆定律．
2．实验电路：如图甲所示．
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幻灯片 64．作图法数据处理，如图乙所示：
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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Z xx k
1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图(甲)所示连接好电路．
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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(U1，I1)．用同样方法测量几组I、U值．填入表格中．
4．断开开关，拆除电路，整理好器材．
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幻灯片 10五、数据处理
本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是图象法.
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法一：公式法：取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1＝E－I1r，U2＝E－I2r，U3＝E－I3r…让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．
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六、误差分析
1．偶然误差
(1)由于电表读数不准引起误差．
(2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．
(3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化．
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2．系统误差
由于电压表内阻影响而导致的误差．
如图(甲)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表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大．Z xx k
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结论：
(1)当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值等于真实值．
(2)E测＜E真．
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七、注意事项
1．电池选取：为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)．Zx x k
2．实验操作：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，因此，实验中不宜将电流调得过大，电表读数要快，每次读完数后立即断开开关．
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3．数据要求：要测出不少于6组的(U，I)数据，且变化范围要大些．
4．描点画图：画UI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侧，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．
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5．纵轴标度的确定：由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，画UI图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是依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，图线斜率的绝对值仍为内阻．
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(2012·福建高考)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.
(1)先直接用多用电表测定该电池电动势，在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为________V.
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幻灯片 26③从图线中可求得E＝________V.
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解析：(1)选择开关位于直流电压10 V档，按电表中央刻度0～10 V刻度读数，最小刻度为0.2 V，电池的电动势为9.4 V.
(2)①连接电路如答案图所示．
②所作图象见答案图．
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幻灯片 28答案：(1)9.4 (2)①连线如下图
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幻灯片 29②所作图象如下图 ③10
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在测定电源电动势和内阻的实验中某同学所用电路图和测得的数据如下.
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(1)实验误差分系统误差和偶然误差两种．该实验的系统误差主要是由________引起的．
(2)用给出的数据在图中画出UI图线，从你作出的图象中可以发现该同学记录的第________组数据有误．Zx x k
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(3)求得电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(均保留两位有效数字)．
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幻灯片 34解析：(1)电压表与电流表并联，由于电压表分流作用，造成流过电源的电流大于电流表的测量值，这样就产生了系统误差．
(2)画出UI图线如图所示．第3组数据有误，因为其他组的数据相邻的两组差值近似相等．
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答案：(1)电压表的分流 (2)UI图线见解析 3
(3)1.5 1.8
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在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．
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幻灯片 38(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)
(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10 Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(选填“1”或“2”)
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