文档介绍：九．实验：测定电池的电动势和内阻
[要点导学]
1．实验原理
图12—9—1
（1）根据闭合电路欧姆定律，路端电压U=E-Ir，改变外电阻R，测得多组U、I，代入公式可求得多组E、r数值，取其平均值作为电池电动势和内电阻。实验原理如图12—9—1所示。
E r
S
R
图12—9—3
V
A
E r
S
R
图12—9—2
（2）由公式E=U+Ir可得E=IR+Ir，改变外电阻R可得到多组I、r，代入公式可得多组E、r的数值，取其平均值作为电池的电动势和内电阻。实验原理如图12—9—2所示。
（3）由公式E=U+Ir可得E=U+r，改变外电阻R可得到多组U、r，代入公式可得多组E、r的数值，取其平均值作为电池的电动势和内电阻。实验原理如图12—9—3所示。
2．实验方法
图12—9—4
利用水果电池或选用已使用过一段时间的1号干电池做实验效果较好，因为它们的内阻较大。
3．数据处理
公式U=E-Ir对于一定的电池来说E，r是常量，可将U、I看做一个一次函数的表达式，它的U—I图象是一条直线；以I为横坐标，U为纵坐标，用测定的几组I、U值画出U-I图象，如图12—9—4所示，直线跟纵轴的交点即为电动势E值，直线斜率的绝对值即为内电阻r的值。
4．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(选用已使用过一段时间的1号干电池)。
（2）干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， A， A，因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。
（3）在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各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，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。
（4）干电池内阻较小时，路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而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，不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。
5．误差分析
（1）第一种实验电路（图12—9——1））
U=E-Ir中的I是通过电源的电流，U是电源两端电压；本实验用图12—9—1所示的电路是存在系统误差的，这是由于电压表分流IV，使电流表示数I测小于电池的输出电流I真。
∵I真=I测+IV，而，U越大，IV越大，U趋于零时，IV也趋于零。
∴它们的关系可用图12—9—5表示，测量图线为AB，真实图线为A/B。由图线可以看出r和E的测量值都小于真实值，即r测<r真，E测<E真。
（2）第二种实验电路（图12—9—6所示）
图12—9—7
I
U
E
U1
U2
I1
I2
△U
I测
I真
第二种实验电路如图12—9—6所示，由于电流表的分压作用，所以U真=U测+UA=U测+IRA，RA为电流表的内阻。这样在U—I图线上对应每一个I应加上一修正值△U=I•RA，由于RA很小，所以在I很小时，△U趋于零，I增大，△U也增大，理论值与测量值的差异如图12—9—7所示。由图可知：E测=E真，r测>r真。（内阻测量误差非常大）
A
V