Question

16．测量电源的电动势E及内阻r，（E约为4.5V，r约为1.5Ω）．可选用的器材如下：
量程为3V的理想电压表V；
量程为0.5A的电流表A（有一定内阻）；
固定电阻R=4Ω；
滑动变阻器 R′；
开关S，导线若干．
（1）画出实验电路原理图．图中各元件需用题目给出的符号或字母标出．
（2）实验中，当电流表的读数为I₁时，电压表的读数为U₁，当电流表的读数为I₂时，电压表的读数为U₂，则可求出E=$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{I}_{1}{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$，I=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$-R．：（用I₁、I₂、U₁、U₂及R表示）．

Answer 1

分析 测电源的电动势和内电阻采用的是一般的限流接法，只需测出通过电源的两组电压和电流即可联立求得电源的电动势和内阻．

解答 解：（1）本实验采用限流接法即可，即将滑动变阻器、电源、电流表串联；电压表并联在电源两端；本题由于电源电压较大，故应加入保护电阻；答案如图所示；   
（2）由闭合电路欧姆定律可知：
U₁=E-I₁r′
U₂=E-I₂r′
联立解得：E=$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{I}_{1}{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$； r′=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$
由于r′中含有保护电阻，故电源的电阻应为：r=r′-R=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$-R；
故答案为：$\frac{{U}_{1}{I}_{2}-{I}_{1}{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$，$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$-R．

点评 本题需注意：
（1）由于电源电动势较大而内阻较小，故电路中应接入保护电阻；
（2）本实验一般采用图象法求电动势和内电阻；
本题采用了测量两组数据列式求解的方式计算，误差较大．