測電源電動勢和內阻實驗數據的處理方法

許文

測電源的電動勢E與內阻r的實驗涉及到電路的設計、器材的選擇、實物連線、數據處理、結果求解、誤差分析等典型問題，具有方法靈活、內涵豐富、綜合性強、考查頻度大等特點，深受高考命題者的青睞。該實驗原理是閉合電路的歐姆定律，而閉合電路歐姆定律的數學表達式有幾種不同的表達形式，因此這個實驗有很多變化之處與創新之點，特別是關于實驗數據的線性圖像處理技巧，要求學生能夠明確實驗原理，并能基于用線性圖像處理實驗數據的要求對歐姆定律的表達式進行數學推導變換，再通過線性圖像的物理意義，對問題靈活地分析與求解。本實驗能很好的考查學生的實驗遷移能力和創新能力。本文通過對典型實例的分析，幫助學生認識該實驗的創新設計思路與用線性圖像處理數據的方法，希望給考生的實驗備考復習帶來一些啟迪。

1 伏安法

1.1 實驗原理

U=E-Ir。

1.2 電路設計

伏安法電路設計一般如圖1（a）所示。

1.3 數據處理

改變R的值，測出多組U、I值，作出U-I圖線，如圖1（b）所示。圖線與U軸交點的縱坐標即為電源電動勢E的大小，電源內阻r為圖線斜率的相反數。

例1：某研究性學習小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內阻，實驗原理如圖2（a）所示，其中，虛線框內為用靈敏電流計G改裝的電流表A，V為標準電壓表，E為待測電池組，S為開關，R為滑動變阻器，R0是標稱值為4.0 Ω的定值電阻。

（1）已知靈敏電流計G的滿偏電流Ig=100 μA、內阻rg=2.0 kΩ，若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA，應并聯一只______Ω（保留一位小數）的定值電阻R1。……