用伏安法測電源電動勢和內電阻

古江濤

摘要：測電源的電動勢和內電阻是高中物理學習的重點和難點，也是電學實驗考試中的高頻考點，老師往往需要花費很大精力去講授而學生還是不能完全理解。測電源內電阻和電動勢一般采用三種方法，如伏安法，伏阻法和安阻法，本文重點采用伏安法來談談對這個實驗的理解。

關鍵詞：電動勢;內阻;伏安法

測電源電動勢和內電阻是高考電學實驗的熱點， 采用伏安法測量是最基本的方法。但學生對這個實驗的理解比較困惑。現在我談一談自己對這個實驗的理解。

1實驗原理

利用閉合電路歐姆定律。E=U+Ir，測出路端電壓U和干路電流I這兩組數據， 就可求得E和r，所以電路中要選擇電流表和伏特表。

2電路圖

電路的接法有兩種。如圖

以電源為研究對象， 圖甲采用的是安培表外接， 同理圖乙為安培表內接，兩種接法都由于接入電表的影響而產生誤差，電源內阻一般較小，故而多采用圖甲的電路連接。

3數據處理

3.1公式求解法

利用E=U1+I1rE=U2+I2r聯立解得

調節滑動變阻器， 測得多組數據（一般不少于6組）聯立方程分別求出E和r，最后求出平均值。

采用這種方法， 如果某組數據有誤，則計算出的E、r必定也不準確， 這種方法計算繁瑣，比較復雜， 所以一般不采取。

3.2作圖法

利用閉合電路歐姆定律E=u+Ir→U=E-Ir

以U為縱坐標I為橫坐標、建立直角坐標系，在坐標系中根據幾組I、U的測量數據描點作圖。這些點大致呈直線分布，若發現有個別明顯偏離的點，應該把它去除。用刻度尺畫一條直線，將盡量多的點畫在這條直線上，這條直線就能較好地代表U-I關系，如圖所示。

直線的縱軸截距即為電源電動勢的大小， 直線的斜率絕對值r=ΔU/ΔI即為電源的內阻r。

4誤差分析

4.1偶然誤差

（1）測量讀數不準造成的誤差。

（2）采用圖像法畫U—r圖時， 作圖不準確造成的誤差。

（3）連接電路后通電時間過長或電流過大，造成E、r的變化。

4.2系統誤差

即由于電流表和電壓表自身電阻的影響而帶來的誤差。

（1）如圖甲電路， 忽略電表影響時有E=U+Ir

考慮電表影響，經修正后有E=U+（I+U/RV）r不管有

無電表的影響，短路時電流是一樣的，所以橫軸的交點相同。當路端電壓U為某一數值時，有I

5電路選擇

若已知電流表內阻， 則采用內接法， 因為根據電流表分得的電壓可以求出。同理，若已知電壓表內阻， 采用外接法， 因為根據電壓表分得的電流就可以求出， 這樣實驗的結果將更加準確。利用伏阻法和安阻法求電源電動勢和內阻時也同樣可以采用伏安法的這種圖像和等效的方式， 按照上面的分析， 我想絕大部分學生都能很好地掌握這個實驗。

參考文獻

[1]唐川林， 林益平， 余江鴻.《三維設計》的教學研究[J].湖南工業大學學報，2005，19（1）：119-121.

[2]譚燕.初中英語教材中詞匯學習策略及其教學情況調查[D].西南大學，2011.