第5讲 实验：测定电源的电动势和内阻
一、实验目的
测定电源的电动势和内阻。
二、实验原理
1．用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量。如图甲所示：测出两组U、I值，就能算出电动势和内阻。
原理公式：E＝U＋Ir。
2．用电流表、电阻箱测量。如图乙所示：测出两组I、R值，就能算出电动势和内阻。
原理公式：E＝I(R＋r)。
3．用电压表、电阻箱测量。如图丙所示：测出两组U、R值，就能算出电动势和内阻。
原理公式：E＝U＋r。
下面以图甲所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。
三、实验器材
电池(待测电源)，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线，坐标纸。
四、实验步骤
1．确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。
2．把滑动变阻器滑片移到电阻阻值最大的一端。
3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组电压、电流值。
4．断开开关，整理好器材。
5．数据处理：在坐标纸上作 U－I图线，求出E、r。
五、数据处理
1．公式法：原则上，利用两组U、I数据，根据公式E＝U＋Ir便可得到E、r，但这样误差较大，为减小误差，可测多次求平均值。
2．图象法：将多组U、I数据描在坐标纸上，利用图线求解电动势和内阻。
(1)图线的纵坐标是路端电压，横坐标是干路电流，根据 U＝E－Ir，图线是向下倾斜的直线。
(2)电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的U－I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。
(3)实验中至少得到5组以上实验数据，画在坐标纸上拟合出一条直线。要使多数点落在直线上，且分布在直线两侧的点个数大致相等。
(4)将图线延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电动势。横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的数值等于短路电流。
特别提醒 (1)两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。
(2)由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。
六、注意事项
1．实验电路图：电流表和滑动变阻器串联后与电压表并联。
2．电流表一般选0～0.6 A挡，电压表一般选0～3 V挡。
3．电流不能过大，一般小于0.5 A。
4．由于电池内阻一般较小，为使电压表读数有明显变化，可采用内阻较大的旧电池，或给电池串联一个定值电阻R0，测出等效内阻后再减掉R0即可。
七、误差分析
1．系统误差：由于电压表的分流，电流表读数略小于干路总电流，使E、r测量值均小于真实值。
2．偶然误差：读数或作图不准确会产生偶然误差。
