7实验讲坐--测量电源电动势和内阻的几种特殊方法

一、用一只电流表和一只电阻箱测量【例1】在“测定电源电动势和内阻”的实验中,除待测电源(E、r),足够的连接导线外,实验室仅提供:一只量程合适的电流表A,一只电阻箱R,一个开关S.(1)画出实验原理图.(2)写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式,并注明式中各物理量的含义.解析(1)设计实验原理图如下图所示(2)由欧姆定律E=I(R+r)可知,测出两组电阻箱的不同值及其对应的电流,由E=I1(R1+r),E=I2(R2+r)可得:E=式中I1、I2是电阻箱分别取R1和R2时电流表读数.答案见解析说明此种方法使测得的电动势无系统误差,但所测内阻偏大.122211122121,)(IIRIRIrIIIIRR二、用一只电压表和一只电阻箱测量根据E=U+,测出两组电阻箱不同值及其对应的电压,即有RUr2112212121211221222111)(,)(,RURURRUUrURRURRUUERrUUERrUUE得设计实验原理如图2所示.图2此种方法测得的电动势和内阻均偏小.说明三、用两只电压表测量【例2】在“测定电源电动势和内阻”的实验中,除待测电源(E、r),足够的连接导线外,实验室仅提供:两只量程合适的电压表V1、V2及V1的内阻R1,一只单刀双掷开关S.(1)画出实验原理图.(2)写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式,并注明式中各物理量的含义.解析依题意可知,电压表V1的内阻已知,则可由电流—电压变换法用V1测出它所在支路的电流,类似方法一,设计实验电路如右图所示.设当开关S与1接触时,电压表V1的读数为U0;当开关S与2接触时,电压表V1、V2的读数分别为U1、U2,由欧姆定律E=U+Ir,即有10102110201121100)(,,UURUUUrUUUUERrUEUURrUEU可得答案见解析说明此种方法测得的电动势和内阻均无系统误差.四、用两只电流表测量【例3】在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材:A.干电池(电动势E约为1.5V,内阻r约为1.0Ω)B.电流表G(满偏电流3.0mA,内阻Rg=10Ω)C.电流表A(量程0~0.6A,内阻约为0.5Ω)D.滑动变阻器R(0~20Ω,10A)E.滑动变阻器R′(0~100Ω,1A)F.定值电阻R1=990ΩG.开关和导线若干(1)为了能准确地进行测量,也为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器是.(填写字母)(2)请画出实验原理图.解析由闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知,只要能测出两组路端电压和电流即可,但题目中只给出两个电流表且其中一个电流表G的内阻已知,可以把内阻已知的电流表和定值电阻R1串联改装成一个电压表.为了减少误差,滑动变阻器需选D,设计实验原理如下图所示.分别测两组电流表G和A的读数,即有E=IG1(R1+Rg)+(IA1+IG1)rE=IG2(R1+Rg)+(IA2+IG2)r可得答案（1）D（2）见解析说明此种方法测得的电动势和内阻均无系统误差.1G1A2G2A2G1A2A1G1))((IIIIIIIIRREg1G1A2G2A2G1G1))((IIIIIIRRrg