电源电动势

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电源电动势范文第1篇

以化学电池为例，由于氧化还原反应，在电源正、负极附近分别出现了厚度约为10-10m～10-6m的偶电层ad和cb，如图2所示。由图2可知，电源对外供电时，其内部电场可分为三个区域：绝大部分区域（dc）内，场强方向由负极指向正极，而在靠近两极的偶电层ad和cb内，场强方向则由正极指向负极。因此，在偶电层内，非静电力（化学力）克服电场力做功，使被移送的正电荷电势能增加，沿电流方向电势“跃升”，把化学能转化为电能而形成电源的电动势。在电源内部的dc区域，存在内电阻，电场力做正功，被移送的正电荷电势能减少，沿电流方向电势降低，从而把电能转化为内能（焦耳热）。与此类同，在电源外部的外电路中，电流通过外电阻时，电场力也做正功，被移送的正电荷电势能减少，沿电流方向电势降低，把电能转化为其他形式的能。可见，在电流通过内、外电阻时，电场力都做正功，电势均降落，减少的电能转化为其他形式的能。

在闭合电路中，沿电流方向电势的变化如图3所示。由图3可知，被移送的正电荷在电源正、负极附近偶电层的电势“跃升”恰等于其在内、外电阻上的电势降落，表达为Uad+Ucb=Uab+Ucd，即电源的电动势在数值上等于内外电路电势降落之和，表达为E=U外+U内；当外电路短路时，U外=Uab=0，E=U内=Ucd，沿电流方向电势的变化如图4所示；当外电路断路时，电势的变化如图5所示，U内=Ucd=0，U外=Uab=Uad+Ucb=E，这就是通常利用电压表粗测电源电动势的原理。电源（E、r）供电时，内外电路电势的升降也可以用图6描述，且内外电压随外电阻R变化的半定量关系图象，如图7所示。

从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。物理学中用电动势来描述电源的这种特性，定义为E=，即电源的电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。而在闭合电路的内、外电阻上，电场力做正功，电势降低，分别形成路端电压和内电压，并把减少的电势能转化为其他形式的能，因此，电压定义为U=。由能量转化与守恒定律可知，在闭合电路中，W非=W电=W电外+W电内，结合电动势和电压的定义式可得，qE=qU外+qU内，即E=U外+U内。

闭合电路的内、外电压与电动势的关系也可以利用在图8所示的装置（高级中学物理课本第二册第50页图2-20，人民教育出版社，1990年10月第1版）实验探究。在图8中，C为化学电池，A、B是插在电池两个电极内侧的探针，电压表V和V′分别测量路端电压U外和内电压U内，滑动变阻器作为外电路。先断开外电路，用电压表V测出电源的电动势E，然后接通外电路，调节滑动变阻器，分别同步记录电压表V和V′的示数U外和U内。分析实验数据发现，在误差允许的范围内，内、外电压之和恒等于电源的电动势，即E=U外+U内。

可见，在闭合电路中，利用电路中电势变化的示意图、电路中的能量关系和实验探究都可以得到：电源内部电势升高的数值等于内、外电路中电势降落的数值。虽然电源的电动势在数值上等于内、外电压之和，但是，电动势是描述电源内部非静电力做功，沿电流方向电势跃升，把其他形式的能转化为电能的物理量，是电源本身的属性，由电源的性质和内部结构决定，而与外电路无关。电动势是在电源的正、负极附近产生的，可用两台抽水机来比喻；而电压则是反映内、外电路中电场力做功，沿电流方向电势降落，把电能转化为其他形式的能的物理量，与电源和电路中的用电器有关。

综上所述，虽然图2结构稍微复杂，但可以清晰地呈现电场力做功和非静电力做功的不同过程，使内电压意义具体，便于对闭合电路中电势跃升和电势降落做具体分析，并与常见的电池模型相吻合。因此，建议再版时把图1修改为图2。

参考文献

[1] 司德平.丹聂耳电池电动势产生的机理.西安：中学物理教学参考，2003（9）.

[2] 傅献霞，沈文霞，姚天杨.物理化学（下册）.北京：高等教育出版社，1990.

电源电动势范文第2篇

1 电源电动势和内阻测量的误差分析

（1）如图1所示电路，测出多组数据（U、I），用描点法画出电源伏安特性曲线如图2所示，测量误差来源于电压表的分流作用。

把电压表和电流表看作理想电压表和理想电流表，由闭合电路的欧姆定律：

E测=U+Ir测，得：

U=-Ir测+E测①

考虑到电压表内阻RV，由闭合电路的欧姆定律：

E真=U+（I+URV）r真，得：

U=-RVr真RV+r真I+RVE真RV+r真②

电源伏安特性曲线是根据非理想电压表和非理想电流表做出来的，但我们把图像当作了理想电表来对待，所以比较①式和②式可得：

E测=RVRV+r真E真

r测=RVRV+r真r真

所以，电动势测量值E测小于电动势真实值E真，内阻测量值r测小于内阻真实值r真。

（2）如图3所示电路，测出多组数据（U、I），用描点法画出电源伏安特性曲线如图4所示，测量误差来源于电流表的分压作用。首先我们把电压表和电流表看作理想电压表和理想电流表，由闭合电路的欧姆定律：E测=U+Ir测，得：

U=-Ir测+E测③

考虑到电流表内阻RA，由闭合电路的欧姆定律

E真=U+I（r真+RA），可得：

U=-I（r真+RA）+E真④

电源伏安特性曲线是根据非理想电压表非理想电流表做出来的，但实验时是把图像当作理想电表来对待的，所以比较③式和④式可得：

E测=E真

r测=r真+RA

所以，电动势测量值E测等于电动势真实值E真，内阻测量值r测大于内阻真实值r真。

这种方法相对于解方程组，过程简单了很多，而且还可以得出真实值和测量值间的关系，更具有说服力。

2 实验电路的改进和实验数据的处理

设计实验电路如图5所示。当开关S2接1处时，测量多组数据，用描点法可得到图6中图线1。当开关S2接2处时，测量多组数据，用描点法可以得到图6中图线2。

当S2接1时，

E真=U+（I+URV）r真

U=-RVr真RV+r真I+RVE真RV+r真

当U=0时，可以得到：

I=E真RVRV+r真×RV+r真RVr真=E真r真

D线1与I轴的交点为短路电流。

当S2接2时，

E真=U+I（r真+RA）

U=-I（r真+RA）+E真

当I=0时，可以得到：U=E真

电源电动势范文第3篇

关键词：实验；伏安法；误差分析；图像法处理

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）3-0059-3

“测定电源电动势和内电阻”是中学物理中重要的分组实验，也是高考《考试说明》中列出的实验探究内容之一，长期以来一直受到高考试卷的青睐，特别是对该实验的误差产生原因及其带来的后果更是屡屡出现。本文通过图像法加以剖析，供参考。

1 基本原理

伏安法“测定电源电动势和内电阻”是利用电压表测定电源的路端电压、电流表测定流过电源的电流，根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir得到电动势E和内电阻r的测量值。将电压表和电流表接入后，有两种不同的测量电路，如图1和图2。如果不考虑电表内阻的影响，即将电压表当成内阻无穷大，电流表当成内阻零，那么，两种测量电路结果是一样的。但如果考虑电表内阻的影响，即电压表、电流表均有一定的内阻，连接方法不同，由此测量的结果不同，都存在一定的系统误差。

3 小结与反思

伏安法测电源电动势和内电阻是中学物理的主要测量方法，它的变形方式很多，我们不能只从表象上区分这些方式，简单地称之为“安阻法”“伏阻法”“安安法”等等，而应该从本质上理解和分析，都是测量（或间接表示）路端电压U、干路电流I，然后通过闭合电路欧姆定律E=U+Ir来确定和求解的，就是伏安法。

误差是物理实验中的正常现象，偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的，可以通过多次测量减小。系统误差是由于实验原理不完善、实验设备不精确、实验方法较粗略而产生的，对实验结果进行误差分析，不仅可以知道测量结果准确程度，还可以为完善实验原理，提高实验仪器的准确程度，设计更科学的实验方法提供依据。在伏安法测定电源电动势和内电阻实验中，将原理分析与图像结合，根据实验原理和相关物理规律推导出图像所依赖的数学关系，并通过图像的斜率及截距的真实值与测量值的比较，可以准确找到误差的原因，精确得到误差的大小。

参考文献：

电源电动势范文第4篇

实验电路：电流表相对电源外接（课本上的方法），如图1所示。

实验原理：测定电源电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律E=U+Ir，只要测出两组路端电压和总电流，联立解方程组即可得电源的电动势E和内阻r，

本实验主要误差来源于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）

现就误差分析如下：

方法1：理论计算法

设电源的电动势和内电阻的真实值分别为E真和r真，电源的电动势和内电阻的测量值分别为E测和r测。电流表和电压表的内阻分别为RA和RV。滑动变阻器从右向左移动，得到的两组示数分别为（U1，I1）和（U2，I2）。如果不考虑电压表和电流表的内阻，由全电路欧姆定律有：

这就是电动势和内电阻的真实值。

由于滑动变阻器阻值从最大到最小变化，故U1>U2，所以， 因此：E测

由于RV>r，所以两者的相对误差都很小。一般就是采用这种测量电路测量电源的电动势和内电阻。

方法2.图象法

由于图象直观、简洁，会经常在物理学中用到，特别是在定性分析中有其优越性，下面就本实验图象分析如下：

首先对于U-I图象，要知道横坐标的截距表示短路电流，纵坐标的截距表示断路电压，也就是电源的电动势，斜率表示电源的内阻。

测出几组U、I值，然后在U-I坐标系中描点并连线如图中①线所示。直线①与U轴的交点表示电源电动势的测量值，直线①斜率的绝对值表示内电阻的测量值。由于电压表的分流作用，对于某一组具体的（U1'，I1'），电压表测得电压U1'就是电源的路端电压，而通过电源的电流比电流表测得的I1'略大，满足 关系，可见U'越大，I=I-I'越大；U'越小，I=I-I'越小，特别的当U'=0时，I=I-I'。对每一个点进行修正，每一个点的电压值不变，电流值略微变大，而且当电压值越大，对应的调整量也越大。证明调整过的点位于同一条直线上的方法如上面所述。把经过修正的点连接起来，如图中②线所示。这样直线②与U轴的交点表示电源电动势的真实值，图线斜率的绝对值表示内电阻的真实值。可见，用课本上所示电路测得的电动势和内电阻都是偏小的。

方法3.等效法

我们知道实际电压表可以等效为理想电压表和RV的并联，实际电流表可以等效为理想电流表和RA的串联。图1电路误差的主要来源是电流表的读数小于实际的总电流，所以实验电路可以等效为如下电路。

等效电路虚线部分可等效为一个电源，电压表测的是等效电源的路端电压，电流表测的是等效电源的总电流，故该电路测的是等效电源的电动势和内阻。根据等效电源知识有：

因为RV>r真，故该电路误差极小。

电源电动势范文第5篇

一、电动势的分类

电动势按照产生机理可分为化学电动势、电磁感应电动势、温差电动势。

1．化学电动势。由于化学作用产生的电动势叫化学电动势。提供化学电动势的装置称为化学电池，简称电池。在一个简单的闭合电路里，由于电动势驱动自由电荷做定向移动，使电路中有了电流，电流通过导体产生焦耳热，这种热量逐渐消耗电池中的化学能。

2.由于电磁感应作用所产生的电动势，简称感应电动势。法拉第的电磁感应定律表明，当闭合电路中的磁通量发生变化时，闭合电路中就有了感应电流产生。此时产生感应电流的电动势称为感应电动势。

3.温差电动势 ，在半导体材料中，由于存在温度差，使闭合电路中出现电流。若电路不闭合，则只有电动势而无电流，此时的电动势称为温差电动势。

二、电动势的物理意义

电动势是一个表征电源特性的物理量，与其他物理量无关，只与电源本身有关。由于不同电源把其他形式的能转化为电能的本领不同，那个电源转换的本领大，则其电动势大，反之则小。既然是能的转化，则肯定有力做功，这个力是谁呢?这个力就是非静电力。非静电力是指除静电力外能对电荷流动起作用的力。不少学生在处理这个问题时总认为：除了静电力之外的力就是非静电力，其实不然，非静电力并非泛指静电力外的一切作用力。非静电力有不同的来源。在化学电池中，非静电力是一种化学间的作用；在温差电源中，非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用；发电机中，非静电力是磁场对运动电荷的作用力。课本定义电源的电动势在数值上等于非静电力将单位正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功。也就是驱使自由电荷在电路中发生定向移动的驱动力。所以电源的电动势和非静电力做功密不可分，非静电力做功的过程，就是其他形式的能变成电能的过程。由以上分析得到电动势的定义：即非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功，称电源的电动势。

三、新旧教材对电动势讲解的比较

电源电动势范文第6篇

(一)知识目标

1、知道电动势的定义.

2、理解闭合电路欧姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意义，并能熟练地用来解决有关的电路问题.

3、知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和.

4、理解路端电压与电流(或外电阻)的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题.

5、理解闭合电路的功率表达式.

6、理解闭合电路中能量转化的情况.

(二)能力目标

1、培养学生分析解决问题能力，会用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化的规律

2、理解路端电压与电流(或外电阻)的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题.

3、通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律，培养学生用多种方式分析问题能力.

(三)情感目标

1、通过外电阻改变引起电流、电压的变化，树立学生普遍联系观点

2、通过分析外电压变化原因，了解内因与外因关系

3、通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒思想

4、知道用能量的观点说明电动势的意义

教学建议

1、电源电动势的概念在高中是个难点，是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础，在处理电动势的概念时，可以根据教材，采用不同的讲法.从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极，克服电场力做功，非静电力搬运电荷在两极之间产生电势差的大小，反映了电源做功的本领，由此引出电动势的概念;也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法，给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论.教学中不要求论证这个结论.教材中给出一个比喻(儿童滑梯)，帮助学生接受这个结论.

需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力，它与外电路无关，是由电源本生的特性决定的.

电动势是标量，没有方向，这要给学生说明，如果学生程度较好，可以向学生说明，做为电源，由正负极之分，在电源内部，电流从负极流向正极，为了说明问题方便，也给电动势一个方向，人们规定电源电动势的方向为内电路的电流方向，即从负极指向正极.

2、路端电压与电流(或外电阻)的关系，是一个难点.希望作好演示实验，使学生有明确的感性认识，然后用公式加以解释.路端电压与电流的关系图线，可以直观地表示出路端电压与电流的关系，务必使学生熟悉这个图线.

学生应该知道，断路时的路端电压等于电源的电动势.因此，用电压表测出断路时的路端电压就可以得到电源的电动势.在考虑电压表的内阻时，希望通过第五节的“思考与讨论”，让学生自己解决这个问题.

3、最后讲述闭合电路中的功率，得出公式，.要从能量转化的观点说明，公式左方的表示单位时间内电源提供的电能.理解了这一点，就容易理解上式的意义：电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出到外电路中.

教学设计方案

闭合电路的欧姆定律

一、教学目标

1、在物理知识方面的要求：

(1)巩固产生恒定电流的条件;

(2)知道电动势是表征电源特性的物理量，它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.

(3)明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和.

(4)掌握闭合电路的欧姆定律，理解各物理量及公式的物理意义

(5)掌握路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律.

2、在物理方法上的要求：

(1)通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探索物理规律的方法.

(2)从能量和能量转化的角度理解电动势的物理意义.

(3)通过对路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律的讨论培养学生的推理能力.

(4)通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律，培养学生用多种方式分析

二、重点、难点分析

1、重点：

(1)电动势是表示电源特性的物理量

(2)闭合电路欧姆定律的内容;

(3)应用定律讨论路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律.

2、难点：

(1)闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和.

(2)短路、断路特征

(3)应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流强度随外电阻变化的关系

三、教学过程设计

引入新课：

教师：同学们都知道，电荷的定向移动形成电流.那么，导体中形成电流的条件是什么呢?(学生答：导体两端有电势差.)

演示：将小灯泡接在充满电的电容器两端，会看到什么现象?(小灯泡闪亮一下就熄灭.)为什么会出现这种现象呢?

分析：当电容器充完电后，其上下两极板分别带上正负电荷，如图1所示，两板间形成电势差.当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后，电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流，但这是一瞬间的电流.因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少，两极板间电势差也逐渐减少为零，所以电流减小为零，因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的.

教师：为了形成持续的电源，必须有一种本质上完全不同于静电性的力，能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷.这才能使两极板保持恒定的电势差，从而在导线中维持恒定的电流，能够提供这种非静电力的装置叫电源.电源在维持恒定电流时，电源中的非静电力将不断做功，从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处.使它的电势能增加.

板书：1、电源：电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置.它并不创造能量，也不创造电荷.例如：干电池是把化学能转化为电能，发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置.

教师：电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能，并且能够提供恒定的电压，那么不同的电源，两极间的电压相同吗?展示各种干电池(1号、2号、5号、7号)，请几个同学观察电池上面写的规格，发现尽管电池的型号不同，但是都标有“1.5V”字样.我们把示教电压表直接接在干电池的两端进行测量，发现结果确实是1.5V.讲台上还摆放有手摇发电机、蓄电池、纽扣电池，它们两端的电压是否也是1.5V呢?(学生回答：不是)那么如何知道它们两端的电压呢?(学生：用电压表直接测量)·

结论：电源两极间的电压完全由电源本身的性质(如材料、工作方式等)决定，同种电池用电压表测量其两极间的电压是相同的，不同种类的电池用电压表测量其两极间的电压是不同的.为了表示电源本身的这种特性，物理学中引入了电动势的概念.

板书：2、电源电动势

教师：从上面的演示和分析可知，电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压.

板书：电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压.

例如，各种型号的干电池的电动势都是1.5V.那么把一节1号电池接入电路中，它两极间的电压是否还是1.5V呢?用示教板演示

，电路如图所示，结论：开关闭合前，电压表示数是1.5V，开关闭合后，电压表示数变为1.4V.实验表明，电路中有了电流后，电源两极间的电压减少了.

教师：上面的实验中，开关闭合后，电源两极间的电压降为1.4V，那么减少的电压哪去了呢?用投影仪展示实验电路，介绍闭合电路可分为内、外电路两部分，电源内部的叫内电路，电源外部的叫外电路.接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压.在电源内部电极附近的探针A、B上连接的电压表测得的电压叫内电压.我们现在就通过实验来研究闭合电路中电动势和内、外电压之间的关系.

板书：3、内电压和外电压

教师：向学生介绍实验装置及电路连接方法，重点说明内电压的测量.实验中接通电键，移动滑动变阻器的滑动头使其阻值减小，由两个电压表读出若干组内、外电压和的值.再断开电键，由电压表测出电动势.分析实验结果可以发现什么规律呢?

学生：在误差许可的范围内，内、外电压之和等于电源电动势.

板书：在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电压之和，即.

下面我们来分析在整个电路中电压、电流、电阻之间的关系.

教师：我们来做一个实验，电路图如图所示

观察电键S先后接通1和2时小灯泡的亮度.

结论：把开关拨到2后，发现小灯泡的亮度比刚才接3V的电源时还稍暗些.怎么解释这个实验现象呢?这就要用到我们将要学习的内容——闭合电路的欧姆定律.

板书：闭合电路的欧姆定律

教师：在图1所示电路图中，设电流为，根据欧姆定律，，，那么，电流强度，这就是闭合电路的欧姆定律.

板书：4、闭合电路的欧姆定律的内容：闭合电路中的电流强度和电源电动势成正比，和电路的内外电阻之和成反比.表达式为.

同学们从这个表达式可以看出，在电源恒定时，电路中的电流强度随电路的外电阻变化而变化;当外电路中的电阻是定值电阻时，电路中的电流强度和电源有关.

教师：同学们能否用闭合电路的欧姆定律来解释上一个实验现象呢?

学生：9V的电源如果内电阻很大，由闭合电路的欧姆定律可知，用它做电源，电路中的电流I可能较小;而电动势3V的电源内阻如果很小，电路中的电流可能比大，用这两个电源分别给相同的小灯泡供电，灯泡的亮度取决于，那么就出现了刚才的实验现象了.

教师：很好.一般电源的电动势和内电阻在短时间内可以认为是不变的.那么外电阻的变化，就会引起电路中电流的变化，继而引起路端电压、输出功率、电源效率等的变化.

几个重要推论

(1)路端电压随外电阻变化的规律

板书：5几个重要推论

(l)路端电压随外电阻变化的规律演示实验,图3所示电路，

4节1号电池和1个10Ω的定值电阻串联组成电源(因为通常电源内阻很小，的变化也很小，现象不明显)移动滑动变阻器的滑动片，观察电流表和电压表的示数是如何随变化?

教师：从实验出发，随着电阻的增大，电流逐渐减小，路端电压逐渐增大.大家能用闭合电路的欧姆定律来解释这个实验现象吗?

学生：因为变大，闭合电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，，电路中的总电流减小，又因为，则路端电压增大.

教师：正确.我们得出结论，路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小.一般认为电动势和内电阻在短时间内是不变的，初中我们认为电路两端电压是不变的，应该是有条件的，当无穷大时，0，外电路可视为断路，0，根据，则，即当外电路断开时，用电压表直接测量电源两极电压，数值等于电源的电动势;当减小为0时，电路可视为短路，为短路电流，路端电压.

板书5：路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小.断路时，∞，0，;短路时，，.

电路的路端电压与电流的关系可以用图像表示如下

(2)电源的输出功率随外电阻变化的规律.

教师：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源(设、r是定值)向变化的外电阻供电时，输出的功率，

又因为，

所以，

当时，电源有最大的输出功率.我们可以画出输出功率随外电阻变化的图线，如图所示.

板书6：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源(即、是定值)向变化的外电阻供电时，输出的功率有最大值.

教师：当输出功率最大时，电源的效率是否也最大呢?

板书7：电源的效率随外电阻变化的规律

教师：在电路中电源的总功率为，输出的功率为，内电路损耗的功率为，则电源的效率为，当变大，也变大.而当时，即输出功率最大时，电源的效率=50%.

板书8：电源的效率随外电阻的增大而增大.

四、讲解例题

五、总结

探究活动

1、调查各种不同电源的性能特点。

(包括电动势、内阻、能量转化情况、工作原理、可否充电)

2、考察目前对废旧电池的回收情况。

(1)化学电池的工作原理;

(2)废旧电池对环境的污染主要表现在哪些方面;

(3)当前社会对废旧电池的重视程度;

(4)废旧电池的回收由哪些主要的途径和利用方式;

电源电动势范文第7篇

一、用一只电流表和电阻箱测量

如图1所示，改变电阻箱R的阻值，测出不同阻值时对应的电流表的示数，设分别为R1、I1和R2、I2。设被测电源的电动势和内阻分别为E、r，电流表的内阻为RA，则由闭合电路欧姆定律可得：

E＝I1（R1＋r＋RA），E＝I2（R2＋r＋RA）

解得：

，

若采用图象法处理实验数据，则由闭合电路欧姆定律得：

E＝I（R＋r＋RA） ①

（1）将①式转化为：

R＋RA＝E• －r

即要求作出（R＋RA）－ 图线，如图2所示，此直线的斜

率为电源电动势E，对应纵轴截距的绝对值为电源的内阻r。

（2）将①式转化为：

R＝E• －（r＋RA）

即要求作出R－ 图线，如图3所示，此直线的斜率为电源

电动势E，对应纵轴截距的绝对值与电流表内阻RA的差为电源的内阻r。

（3）将①式转化为：

即要求作出 －R图线，如图4所示，此直线的斜率的倒数

为电源电动势E，对应纵轴截距除以斜率再与电流表内阻RA的差为电源的内阻r。

（4）将①式转化为：

即要求作出R－ 图线，如图5所示，此直线的斜率的倒数

为电源电动势E，对应纵轴截距除以斜率为电源的内阻r。

二、用一只电压表和电阻箱测量

如图6所示，改变电阻箱R的阻值，测出不同阻值时对应的电压表的示数，设分别为R1、U1和R2、U2。设被测电源的电动势和内阻分别为E、r，电压表的内阻为RV，则由闭合电路欧姆定律可得：

，

解得：

，

若采用图象法处理实验数据，则由闭合电路欧姆定律得：

②

（1）将②式转化为：

，

即要求作出 图线，如图7所示，此直线对应纵

轴截距的绝对值的倒数为电源的内阻r，该直线的斜率除以对应纵轴截距的绝对值为电源电动势E。

（2）将②式转化为：

，

即要求作出 图线，如图8所示，此直线对应纵轴截距

的绝对值减去电压表内阻的倒数再倒数为电源的内阻r，该直线的斜率乘以电源的内阻r为电源电动势E。

图7 图8

（3）将②式转化为：

即要求作出 图线，如图9所示，此直线对应纵

轴截距的倒数为电源的电动势E，该直线的斜率除以对应纵轴截距为电源的内阻r。

（4）将②式转化为：

即要求作出 图线，如图10所示，此直线对应纵轴截距

为 ，该直线的斜率为 ，利用上述两结论可解得电源

的电动势E和内阻r。

图9 图10

三、用两只电压表测量

测量电路如图11所示，断开K时，测得两电压表的示数分别为U1、U2，再闭合K，此时电压表V1的示数为U1′。设被测电源的电动势和内阻分别为E、r，电压表V1的内阻为RV，则由闭合电路欧姆定律可得：

，

解得：

，

四、用一只电压表和一只电流表测量

例，测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。

器材：量程为3V的理想电压表V，量程为0.5A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R＝4Ω，滑动变阻器R′，开关K，导线若干。

（1）画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。

（2）实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则可以求出E＝__________，r＝___________。（用I1，I2，U1，U2及R表示）

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，由E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r可得：

③

④

我们可以用电压表测电压，电流表测电流，但需注意的是题给电压表的量程只有3V，而路端电压的最小值约为U＝E－Ir＝（4.5－0.5×1.5）V＝3.75V，显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。依题给器材，可以利用固定电阻R分压（即可以把它和电源本身的内阻r共同作为电源的等效内阻“R＋r”），这样此电源的“路端电压”的最小值约为U＝E－I（R＋r）＝（4.5－0.5×5.5）V＝1.75V＜3V，就可直接用电压表测“路端电压”了，设计实验电路原理图如图12所示。

图11 图12

调节滑动变阻器R′测两组电压和电流分别代入③④两式，得：

，

说明：此种方法所测E偏小，r偏小。

五、用两只电流表测量

例，在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：①干电池（电动势E约为1.5V，内电阻r约为1.0Ω）；②电流表G（满偏电流3.0mA，内阻Rg＝10Ω）；③电流表A（量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω）；④滑动变阻器R（0～20Ω，10A）；⑤滑动变阻器R′（0～100Ω，1A）；⑥定值电阻R3＝990Ω；⑦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___________。（填写数字代号）

（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R3串联改装成一个电压表。为了减少误差，滑动变阻器需选④，设计实验原理图如图13所示。

分别测两组电流表G和A的读数，即有：

E＝IG1（R1＋Rg）＋（IA1＋IG1）r

E＝IG2（R1＋R2）＋（IA2＋IG2）r

可得：

说明：此种方法测得的电动势和内阻均无系统误差。

六、用补偿法测量电源的电动势和内阻

电源在没有电流通过时路端电压等于电源电动势的结论使我们有可能通过测量路端电压来测量电动势。但电压表的接入不可避免地会有电流流过电源，而电源或多或少总有内阻，因此这样测得的路端电压将略小于电动势。要精确地测定电动势，可以设法在没有电流流过电源的条件下测量它的路端电压。采用补偿法可以做到这一点，其原理电路图如图14所示。

图13 图14

其中 是被测电源， 是标准电池（其电动势非常稳定并且已知），E是工作电源。AC是一段均匀的电阻丝（上有一滑片

B），G是灵敏电流计。

操作过程：先将开关K掷于1，调节滑片B使灵敏电流计电流为零，这时K与B点等电势，故 。

设流过AB的电流为I，则 ，式⑤（ 是AB段的电阻）。

再将开关K掷于2，因一般 ，灵敏电流计的示数不会为零，调节滑片至另一点B′以重新使灵敏电流计电流为零，由以上讨论，得 ，式⑥（ 是AB′段的电阻）。

因两种情况下G都无电流，故式⑤与⑥中I相同，合并两式得：

其中 及 分别为AB及AB′段的长度，测得 及 ，利用 的已知值便可由上式求得 。

根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir可知，为了测定电源内阻r，必须要电源放出一定的电流I，通常情况下r为常数，为了控制回路中I的大小，要在电路中串联一个电阻箱R，电流的测量采用电流──电压变换法，即测量阻值足够准确的电阻（ ）两端电压，根据电压除以电阻算出电流值，因此测量电池内阻的实验电路。

由于待测电池电动势 为常量：

因此， 。

得 ，式中 与R为变量，如果取R为自变

量，并与待测量r分开，变换上式，可以得到：

显然， 与R成线性关系，其中斜率为 ，截距

电源电动势范文第8篇

高中阶段，常见的测量电池电动势和内阻的电路有下列五种，分别如图1~图5所示.

图1所示的电路是测量电池电动势最简单的方法，但它不能用来测量电池的内阻.图2和图3所示的电路都是利用电压表和电流表进行测量，虽然电表的连接方式各有不同，但都是根据U＝E－Ir，最终由实验测得的两组U、I数据解得电池的电动势E和内阻r.图4所示的电路是利用电压表和电阻箱进行测量，根据U＝　，由实验测得的两组U、R数据解得E、r.图5所示的电路是利用电流表和电阻箱进行测量，根据I＝　，由实验测得的两组I、R数据解得E、r.另外，在实验中，为了减少随机误差和粗大误差，通常需要测量多组数据，利用U―I图像求解E、r，如图6所示.

二、 各种测量电路的系统误差比较

上述各种测量电路的系统误差通常是由电压表的分流或电流表的分压造成的.因此在分析系统误差时可将电表看成电阻，而这个电阻两端的电压或流过的电流就是电压表或电流表的读数.

例1常见的用于测量电池电动势和内阻的电路有五种，如图1~图5所示.下列关于这些电路在测量时所产生的系统误差的说法中正确的是

A. 图1、图2和图4电路在测量时所产生的系统误差相同，E、r的测量值均偏小

B. 图1电路在测量时所产生的系统误差较图2和图4电路的大

C. 图3电路在测量时，电表内阻对E的测量值不会产生系统误差，但会使r的测量值偏大

D. 图5电路在测量时，电表内阻对E的测量值不会产生系统误差，但会使r的测量值偏大

分析与解： 图1、图2和图4电路在测量时所产生的系统误差都是由电压表的分流，即电压表的内阻是有穷的造成的.若设电压表内阻为RV，则图1、图2和图4电路可等效为测量图7所示的“等效电源”的电动势和内阻，其中a、b两端点相当于虚线框内“等效电源”的正、负两极.这个“等效电源”的电动势E′为a、b两端未接负载时的电压，即E′＝　，内阻r′＝　.而电流表的内阻可视为滑动变阻器阻值的一部分.因此利用图1、图2和图4所示的电路进行测量时所产生的系统误差都相同，电池电动势和内阻的测量值分别为Etest＝　、rtest＝　，均偏小.所以A选项正确.

图3和图5电路在测量时所产生的系统误差都是由于电流表的分压，即电流表的内阻不为零造成的.若设电流表内阻为RA，则图3和图5电路可等效为测量图8所示的“等效电源”的电动势和内阻.同理，这个“等效电源”的电动势E′为a、b两端未接负载时的电压，因此这个等效电源的电动势E′和内阻r′分别为E′＝E，r′＝r＋RA.利用图3和图5电路进行测量时，电动势和内阻的测量值分别为Etest＝E，rtest＝r＋RA，所以电流表的内阻对电池电动势的测量不会产生系统误差，但会使电池内阻的测量值偏大.故C、D选项也正确.

正确答案为：A、C、D.

三、 测量电池电动势和内阻的变异方法

例2测量电源的电动势E及内阻r，其中E约为4.5V，r约为1.5Ω.备有下列器材：量程3V的理想电压表　；量程0.5A的电流表　（具有一定内阻）；固定电阻R＝4Ω；滑动变阻器R′；电键K；导线若干.

① 画出实验电路原理图.图中各元件需用题干中所给出的符号或字母标识；

② 实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2.则可以求出E＝，r＝.（用I1，I2，U1，U2及R表示）

分析与解： 本题考查的是利用电压表和电流表测量电池电动势和内阻的常规方法的一种变异.题中待测电源的电动势约为4.5V，但备用的理想电压表　的量程只有3V，正常情况下是不能直接进行测量的.但题中备用器材中有一固定电阻R＝4Ω，如果把这一固定电阻与电源串联后再进行测量，通过计算可知，只要控制电流不小于0.3A，电压表读数就不会超过量程.另外，由于题中明确指出备用电流表具有一定的内阻（未知），所以电流表的接法应如图9所示.联立U1＝E－I1（r＋R）和U2＝E－I2（r＋R）可解得E＝　，r＝　－R.

例3要测量一节干电池的电动势和内阻，现准备了下列器材：① 待测干电池（电动势E约为1.5V，内阻r约为1.0Ω）；② 电流表G（满偏电流Ig＝3.0mA，内阻rg＝10Ω）；③ 电流表A（量程0~0.60A，内阻rA＝2.0Ω）；④ 滑动变阻器R1（0~20Ω，2A）；⑤ 滑动变阻器R2（0~1000Ω，1A）；⑥ 定值电阻R3＝990Ω；⑦ 开关和导线若干.

实验要求测量尽量准确，且操作方便.

（1） 实验中应选用的滑动变阻器是

（填仪器代号）；

（2） 在虚线框中画出实验电路原理图，并注明器材的字母代号；

（3） 当电流表G的示数为I1时，电流表A的示数为I2；当电流表G的示数为I1′时，电流表A的示数为I2′，试写出计算电动势E和内阻r的表达式：E＝，r ＝.（用相应的字母表示）