专题九 物理实验,第2讲 电学实验,4测定电源的电动势和内阻 测定电源的电动势和内电阻的原理为闭合电路的欧姆定律：E=U+Ir .基本方法为伏安法，此外近年高考中还多次考查到伏阻法、安阻法,(1)伏安法原理如图929甲所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律根据式求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值,图929,此外，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(如图929乙)所得直线跟纵轴的交点即为电源电动势值，图线斜率的绝对值即为电源内阻r的值,(2)安阻法 原理图如图9210所示 由式变形为E=I(R+r)或R=,改变R值，测出一系列的I、R值，由E=I1(R1+r)，E=I2(R2+r)求出E和r，或由R= .,图象，图象在R轴上的截距即为电源内阻的负值，图线的斜率即为电动势E.,图9-2-10,(3)伏阻法,图9211,原理如图9211所示由式得：,改变R值， 得出一系列U值， 由,计算求出E和r；或由,作出,图象，,图象在,轴上的截距为电动势的倒数,斜率为,和截距可求得电动势和内电阻,由斜率,【例4】用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，如图9212甲是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象 (1)请画出测量误差较小的实验电路图 (2)根据图线得出电池的电动势E=_V，根据 图线得出电池的内阻r=_.,图9212,【解析】(1)电路图如图甲所示,(2)由图象与纵轴交点(0,3)知，即电路断开时，U外=3V，即E=3V，由图象与横轴交点(6,1)知，当干路电流I=6A时，路端电压U=1V，图线斜率即为内阻,(1)本实验选用哪种电路连接，需要进行误差分析，对图甲电路，由于电压表分流，使电流示数小于电池的输出电流I真，I真=IA+IV，而IV= , U越大，IV 越,大，它们的关系可用图乙表示实测的图线为实线，经过IV修正后的图线为虚线，可看出实线的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于虚线，即实测的E、r都小于真实值。,【点评】,对图甲电路，电动势测量值等于真实值，由于安培表的分压作用，电源路端电压U=UV+UA，电流I越大，UA越大，它们的关系可用图乙表示实测的图线为实线，经过UA修正后的图线为虚线，可看出实线的斜率绝对值小于虚线，即实测r大于真实值，相当于r测=r真+rA，测量误差非常大 所以测量误差较小的实验电路图为图甲电路,(2)由于干电池的内阻较小，斜率太小，所描点及所连线的下部空间得不到利用，误差太大，为此，可使纵坐标不从零开始，把纵坐标比例放大，以减小误差，但是图线与纵轴相交的示数仍等于E，而延长图线与横轴的交点，如图戊中的P才是U外=0、外电路短路时的电流,对于电源的U-I图象，应正确地理解其物理意义，在理解的基础上，通过分析揭示图象上各点的内涵，不能死记结论，生搬硬套为防止出错，应由斜率去求电源内阻,5多用电表的使用 (1)多用电表的结构 多用电表的外形如图9213所示，它的上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻着各种测量项目和量程，另外，还有欧姆表的调零旋钮、机械调零旋钮和测试笔的插孔,图9213,【原理】如图9214为欧姆表原理图，它由电流表串接上内电源和可变电阻改装而成其工作原理为闭合电路欧姆定律：,图9214,接上待测电阻Rx后，构成闭合电路，流过表头的电流为 可知I与Rx成一一对应关系(非线性)，依据此关系，在刻度盘上直接标出与电流刻度对应的电阻刻度后，就可以直接测量电阻值.,中值电阻：当Rx=R内时， 指针刚好指在刻度的中央(半偏)这时的被测阻值称为欧姆表的中值电阻( ).已知中值电阻后，可通过公式 中进行电阻刻度的标定.,(3)多用电表的使用方法,测量前，先检查表针是否停在左端的“0”位置，如果没有停在“0”位置，应用小螺丝刀轻轻地转动表盘下面中间的调整定位螺丝，使指针指零，通常称为机械调零然后将红表笔和黑表笔分别插入正(+)、负(-)测试笔插孔 测量时，应把选择开关旋到相应的测量项 目和量程上，读数时，要用与选择开关相应的刻度读数 测量电流和电压时：使用方法同电流表和电压表,测量电阻时，操作步骤如下： A选挡：把选择开关旋到欧姆挡上，并根据估测电阻的大小，选择好选择开关的倍率 B调零：把两根表笔接触，调整欧姆挡的调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上(注意：电阻挡的零位在刻度的右端) C测量(读数)：把两只表笔分别与待测电阻两端相接，进行测量，表针示数乘以量程倍率数，即为待测电阻的阻值 D实验完毕，应将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡如果欧姆表长期不用，应取出表内的电池,注意事项： 测量电阻时，待测电阻要与电源和别的元件断开，且不要用手接触表笔的金属杆 选择欧姆挡倍率时，应尽可能使指针指在中央刻度的位置附近 换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新进行“欧姆调零”后，才能进行测量 由于欧姆挡表盘刻度不均匀，难于估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时不要忘记乘以相应的倍率,【例5】多用电表指针的指示位置如图9215所示 (1)将多用电表选择开关置欧姆“100”挡，示数为_； (2)将多用电表选择开关置于直流“50V”挡，示数为_V； (3)将多用电表选择开关置于直流“1mA”挡，示数为_mA.,图9215,【解析】多用电表选择开关置于欧姆“100”挡，由于欧姆挡表盘刻度不均匀，难于估读，测量结果只需取两位有效数字，刻度值14乘以倍率100，即得1400；将多用电表选择开关置于直流“50V”挡，最小刻度值为1V，应读到最小分度的1/10，故读数为26.0V；将多用电表选择开关置于直流“1mA”挡，最小刻度值为0.02mA，应读到最小分度的1/2，故读数为0.52mA.,答案：1400 26.0V 0.52mA,【点评】对于多用电表的读数，选择开关置于直流电流挡、直流电压挡，应由公共刻度线读数，注意量程及最小分度，按读数规则读数；选择开关置于欧姆挡，要注意将刻度值乘以倍率,