伏安法测量电源电动势和内阻

实验目的

测定一节干电池的电动势和内阻，练习用图像法处理实验数据。

实验原理

闭合电路欧姆定律给出 E = U + Ir，即 U = E - Ir。路端电压 U 与电流 I 呈线性关系。U-I 图线在纵轴上的截距等于电动势 E，斜率的绝对值等于内阻 r，即 r = |ΔU/ΔI|。

实验器材

• 干电池一节
• 电压表
• 电流表
• 滑动变阻器
• 开关
• 导线若干
• 坐标纸

实验步骤

1. 按电路图连接电路，电压表测路端电压，电流表测干路电流。
2. 闭合开关前，把滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
3. 闭合开关，读出一组电压表和电流表的示数。
4. 移动滑片，改变电路中的电流，再测 5 组以上的 U、I 数据。
5. 以 I 为横轴、U 为纵轴描点，作一条直线，让各点尽量均匀分布在直线两侧。
6. 由图线纵轴截距读出 E，由斜率绝对值求出 r。

实验现象与结论

滑动变阻器阻值减小时，电流增大，路端电压减小，各数据点大致落在一条直线上。由图线求得电动势 E 和内阻 r。因电压表分流，E 和 r 的测量值都比真实值偏小。

注意事项

• 电流不宜过大，每次读数后及时断开开关。
• 闭合开关前滑片须置于阻值最大处。
• 干电池内阻较小，电压变化不明显，纵轴可不从零开始。

常见问题

U-I 图线纵轴不从零开始时，怎样求内阻？

此时图线与横轴的交点不是短路电流，应取图线上两点，用 r = |ΔU/ΔI| 计算内阻。

为什么测得的电动势和内阻都偏小？

电压表分去了一部分电流，使电流表示数小于通过电源的实际电流，所以 E、r 的测量值都偏小。