高中 物理 分组实验 挑战难度 恒定电流

测量电源的电动势和内阻

用闭合电路欧姆定律反推参数

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用电流表和电压表测定电源的路端电压和电流,作 U—I 图像,由纵轴截距和斜率求出电动势与内阻。

配套虚拟仿真:测量电源的电动势和内阻(虚拟探究)

用电流表和电压表测定电源的路端电压和电流,作 U—I 图像,由纵轴截距和斜率求出电动势与内阻。

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实验目的

  • 理解闭合电路欧姆定律 U = E − Ir。
  • 会用 U—I 图像求电动势和内阻。
  • 会分析实验中系统误差的来源。

实验原理

闭合电路欧姆定律:E = U + Ir,即路端电压 U = E − Ir。

以 I 为横轴、U 为纵轴作图,得到的是一条斜率向下的直线:纵轴截距等于电动势 E,斜率的绝对值等于内阻 r。

注意纵轴要从零附近开始(或适当调整),使图线延伸与纵轴相交才能读出 E。

关键公式 / 方程式 U = E − Ir

实验器材

干电池(或蓄电池)
电压表、电流表
滑动变阻器
开关、导线
坐标纸

实验步骤

1

设计电路

画出电路图:电流表串联在干路中,电压表并联在电源(或滑动变阻器)两端。

2

连接调试

按电路图连接,滑动变阻器先调到最大阻值,选择合适的电表量程。

3

测量多点

闭合开关,改变滑动变阻器阻值,读取 6—8 组 U、I 数据。

4

作图求值

以 I 为横轴、U 为纵轴描点连线,由纵轴截距读 E,由斜率求 r。

5

误差分析

讨论电压表分流、电流表分压带来的系统误差,比较不同电路接法的优劣。

实验现象

滑动变阻器阻值减小时,电流增大而路端电压降低。

描点连线得到的是一条向下倾斜的直线。

实验结论

结论

由闭合电路欧姆定律 U = E − Ir,U—I 图像的纵轴截距是电动势 E,斜率的绝对值是内阻 r。实验中电压表的分流作用会使测得的 E 和 r 都偏小。

安全提示

请务必遵守以下安全要求

干电池不宜大电流长时间放电,实验时接通时间要短。

注意电表量程和正负接线柱,滑动变阻器接入阻值不能调到零以防短路。

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