2025年高中物理新教材同步 必修第三册 第12章　3　第1课时　伏安法测电池电动势和内阻.pdfVIP

3实验：电池电动势和内阻的测量

第1课时伏安法测电池电动势和内阻

[学习目标]1.知道伏安法测电池电动势和内阻的原理，进一步理解路端电压随电流变化的关

系(重点)。2.会用图像处理数据(重点)。3.尝试进行电池电动势和内阻测量误差分析，了解测

量中减小误差的方法(重难点)。

一、实验思路

由E＝U＋Ir知，改变外电路的阻值可测出多组U、I的值，通过图像可求出E、r的值。实

验电路如图所示。

二、物理量的测量

实验中需要测量路端电压U和电流I两个物理量。而仅测两组U、I数据，联立方程解得E

和r，误差可能较大，只有多次测量，并对数据进行处理，才能减小误差。所以应该使用滑

动变阻器改变外电路电阻，进行多次测量。

三、数据分析

IU－IUU－U

1．计算法：由E＝U＋Ir，E＝U＋Ir可解得E＝1221，r＝21。可以利用U、I

1122

I－II－I

1212

的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值。

2．作图法：

(1)以U为纵坐标，I为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组U、I的测量数据，在坐标

系中描点，作U－I图像，如图所示。

(2)将图线两侧延长，纵轴截距是断路时的路端电压，这时的电压U等于电源电动势E；横轴

E

截距是路端电压U＝0时的电流，它的数值就是短路电流I＝。

短

r

ΔUE

(3)图线斜率的绝对值为电源的内阻r，即r＝||＝。

ΔII短

3．误差分析

(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。

(2)系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电

流(即流过电源的电流)要小一些。U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结

果与真实情况在U－I坐标系中表示出来，如图所示，可见EE，rr。

测真测真

说明：因电压表内阻通常比电池内阻大很多，电压表的分流作用不明显，本方案误差较小。

4．电路的选择

伏安法测电动势和内阻还有另外一种接法如图乙所示，此种接法的系统误差来自电流表分压，

(E＝E，r＝r＋R)由于电流表内阻和干电池电源的内阻接近，误差较大，所以一般选

测真测真A

择误差较小的甲电路图。

但是若已知R，乙图的接法可求出r＝r－R，此时乙图的接法无系统误差，故此种情况

A真测A

应优先选择乙电路图。

四、注意事项

1．为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表。

2．实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池因大电流放

电时间过长导致内阻r发生明显变化。

3.当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像，纵轴起点可不从零开始。如图所示，此时

图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上

ΔU

取较远的两点，用r＝||求出。

ΔI

例1(2024·安庆市高二检测)测电源的电动势和内电阻的实验电路和U－I图像如图所示，

请回答下列问题：

(1)如图甲所示，在闭合开关之前滑动变阻器的滑片