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测量电池的电动势和内阻  
 
测量电池的电动势和内阻
小组成员：李兀岗 庄鹏杰、吴嘉迪、 林贝丹

一 、 选题背景
    不同种类的电源，转化电能的本领是不同的。例如：干电池可保持正负极之间有1.5V的电压；常用的蓄电池可保持两极间有2.0V的电压。这说明电源的电动势是由电源本身的性质决定的，电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压。通过学习我们了解到，电源也有内阻。那么，电源的电动势有多大，又如何测量？电源内阻又如何测定？

二、设计实验
带着这个疑问，我们通过传感器设计电路图如下：


根据以上电路图，连结好各器件。


通过调节滑动变阻器，改变电路中的电压U与电流I，电脑会自动记录电压传感器和电流传感器采集到的数据。通过解方程组或做U-I图，就可以得出结果。

三、数据记录及分析

次数

U1

I2

1

2.51

0.05

2

2.52

0.05

3

2.52

0.05

4

2.51

0.05

5

2.52

0.05

6

2.51

0.05

7

2.52

0.05

8

2.51

0.05

9

2.52

0.05

10

2.51

0.05

11

2.52

0.05

12

2.51

0.05

13

2.51

0.05

14

2.51

0.06

15

2.51

0.06

16

2.50

0.06

17

2.50

0.06

18

2.50

0.06

19

2.50

0.07

20

2.50

0.07

21

2.49

0.07

22

2.49

0.08

23

2.48

0.08

24

2.48

0.08

25

2.48

0.08

26

2.48

0.08

27

2.48

0.09

28

2.47

0.09

29

2.47

0.09

30

2.47

0.09

31

2.47

0.10

32

2.46

0.10

33

2.45

0.11

34

2.46

0.11

35

2.44

0.11

36

2.44

0.11

37 2.44 0.11
38 2.44 0.12
39 2.43 0.13
40 2.42 0.14

然后，我们在上述数据中任意挑选了两组电压和电流值代入下列方程组：


    计算得出，E=2.38 V r= 1.8Ω。由于只用了两组实验数据，而物理实验需要大量的数据来说明问题，以上结论是否准确呢？我们不可能把所有的数据代入方程进行一一计算，在老师的提示下，我们根据上述实验数据用电脑完成了U-I图象描点，并进行了线性拟合。


    此时，图中纵轴的截距等于电源的电动势E；横轴的截距等于外电路短路时的电流I。直线斜率的绝对值等于电源的内阻。即：
r = E/I = △U / △I = tanθ
由图中的坐标读出E=2.40V ，I=1.4A，计算得 r=1.7Ω。

    这次短短的实验探究，提高了我们的实验动手能力，培养了团队合作精神，拓宽了知识面，激发了探索求知兴趣。我们也将满怀信心，向下一个物理奥秘进军！

四、教师点评
通常用图象法解决物理问题时，我们要注意以下几个方面的问题：1、横、纵坐标的物理含义及单位；2、图象的走势；3、图线在坐标轴上的截距是什么物理意义；4、图线的斜率；5、图象与坐标轴所围的面积。

五、教师命题
在本实验中，如果没有电压传感器和电流传感器，你能否完成上述实验，说出具体的做法？
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