【摘要】本文闡述中職物理中測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的三種方法，即伏安法、安阻法和伏阻法．通過具體的實(shí)例展示三種方法的實(shí)際應(yīng)用，旨在幫助學(xué)生更好地理解這一知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力．

【關(guān)鍵詞】高中物理；電動(dòng)勢(shì)；解題方法

準(zhǔn)確測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻對(duì)于理解電路的工作原理以及實(shí)際應(yīng)用具有重要意義．目前，中職物理中常用的測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法有伏安法、安阻法和伏阻法．本文將對(duì)這三種方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹和分析．

1伏安法

例1某實(shí)驗(yàn)小組欲用伏安法測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)干電池一節(jié)；電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻未知）；電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻未知）；電流表A1（量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω）；電流表A2（量程0～0.6A，內(nèi)阻為0.1Ω）； 滑動(dòng)變阻器R1（0～10Ω，2A）；滑動(dòng)變阻器R2（0～100Ω，1A）；開關(guān)一個(gè)；導(dǎo)線若干．

在僅有上述器材的條件下，盡可能消除系統(tǒng)誤差，并準(zhǔn)確測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．

（1）在所給的器材中選擇較合適的器材：電壓表，電流表，滑動(dòng)變阻器;（填寫器材符號(hào)）

（2）實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇;（填“圖1”或“圖2”）

（3）得到多組電壓表和電流表的值并繪制了如圖3所示的U-I圖象．由此可知，干電池的電動(dòng)勢(shì)E =V，內(nèi)電阻r =Ω．（結(jié)果保留一位小數(shù)）

解析（1）一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5v，為盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，并較準(zhǔn)確地測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，

電壓表應(yīng)選電壓表V1，電流表應(yīng)選內(nèi)阻為已知的電流表A2，為調(diào)節(jié)方便，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選總電阻值較小的滑動(dòng)變阻器R1．

（2）由題（1）可知電流表選內(nèi)阻已知的電流表A2，因此實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖2，電流表A2的電阻可等效為電源內(nèi)阻，可減小實(shí)驗(yàn)誤差．

（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝U＋I(xiàn)（RA＋r），整理可得U=E－I（RA＋r），可知U-I圖象的縱軸截距E＝1.5V．U-I圖象的斜率大小RA+r=1.5－1.00.5Ω=1Ω，RA＝0.1Ω，可得r＝0.9Ω．

點(diǎn)評(píng)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，常用圖象法處理數(shù)據(jù)，即以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出U-I圖象．圖象與縱軸的交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻.需要特別注意的是，本題中為了測(cè)量的準(zhǔn)確性，將電流表的內(nèi)阻吸收到電源內(nèi)阻中來處理．

2安阻法

例2某實(shí)驗(yàn)小組利用一個(gè)定值電阻和一個(gè)電流表來測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖4所示，按該電路圖連接好電路．已知電流表內(nèi)阻為RA，R1=12RA，保護(hù)電阻的阻值為R0．

（1）閉合開關(guān)S前，應(yīng)調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值至（填“最大”或“最小”）；

（2）調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，得到相應(yīng)的電流表示數(shù)I，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出1I－R（1I為縱軸，R為橫軸）圖象，圖線的斜率為k，縱截距為b，則電源電動(dòng)勢(shì)E=，內(nèi)阻r=．

解析（1）為了保護(hù)電路中的電學(xué)元件，閉合開關(guān)S前，應(yīng)調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值至最大．

（2）由閉合電路的歐姆定律有

E=3Ir+R0+13RA+R，

即1I=3E·R+3Er+R0+13RA，

則k=3E，3Er+R0+13RA=b，

解得E=3k，r=bk－R0－13RA．

點(diǎn)評(píng)安阻法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的原理是1I=R+rE=1E·R+rE，以1I為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出1I－R圖象．圖象在縱軸上的截距表示電動(dòng)勢(shì)的倒數(shù)，圖象的斜率表示電源內(nèi)阻與電動(dòng)勢(shì)的比值 ，進(jìn)而求出E和r．

3伏阻法

例3某物理興趣小組用如圖5所示的電路測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，其中電壓表V的內(nèi)阻較大．

（1）實(shí)驗(yàn)開始前，電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)至最大，其目的是；

（2）閉合開關(guān)S，減小電阻箱的阻值，記下電阻箱的阻值R1以及電壓表V的示數(shù)U1；再減小電阻箱的阻值，獲得多組數(shù)據(jù)．若根據(jù)電阻箱的阻值和對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)作出的1U－1R圖象如圖6所示，其中a1、a2、b均已知，則電源的電動(dòng)勢(shì)E= ；內(nèi)阻r=．（均用a1、a2、b表示）

解析（1）實(shí)驗(yàn)開始前，電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)至最大，其目的是使電路電流最小，保護(hù)電路安全．

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=U+URr，整理可得1U=rE·1R+1E，可知1U－1R圖象的縱軸截距為a1=1E，1U－1R圖象的斜率為k=a2－a1b=rE，解得E=1a1，r=a2－a1a1b．

點(diǎn)評(píng)伏阻法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的原理是1U=rE·1R+1E，以1U為縱坐標(biāo)，1R為橫坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出1U－1R圖象，圖象在縱軸上的截距表示電動(dòng)勢(shì)的倒數(shù)，圖象的斜率表示電源內(nèi)阻與電動(dòng)勢(shì)的比值，進(jìn)而求出E和r．

4結(jié)語

中職物理中測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的三種方法各有特點(diǎn)．伏安法操作簡(jiǎn)單，但存在電壓表分流的誤差；安阻法和伏阻法需要多個(gè)已知阻值的電阻，操作相對(duì)復(fù)雜，但可以避免電壓表分流的誤差．在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的測(cè)量方法．通過對(duì)三種方法的深入研究和實(shí)例分析，有助于學(xué)生更好地理解和掌握這一重要知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力．

參考文獻(xiàn)：

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