板式電勢差計測量電動勢及內阻實驗的改進

宿麗叔，趙士鵬，拾景忠

（江蘇師范大學 物理與電子工程學院，江蘇 徐州221116）

1 傳統的板式電勢差計測電池電動勢和內阻的實驗原理

在板式電勢差計測量電池電動勢及內阻的實驗中，依據教材上的實驗方法（以后簡稱“原實驗”）進行測量與計算，有時得出的結果與理論和實際相違背.下面對原實驗作簡單論述.

在原實驗方法中，通過全電路歐姆定律，最終得到：

即

最后根據（2）式即可求出Ex和r［1］.

2 作Rs-R圖形法

2.1 實驗原理

在原實驗的基礎上，使板式電勢差計上的電壓降為1.1V（即11m電阻絲上的電壓），把R和Rs改為精度為0.01Ω的電阻箱，其實驗原理圖如圖1所示，實驗時保持AB兩點間的距離不變，即U02是不變量，調節電阻箱R與Rs，根據全電路歐姆定律：

圖1 實驗原理圖

即

由于待測電動勢Ex和Rs兩端電壓U02均為常量，因此，Rs＝bR＋br＝bR＋a，顯然Rs和R成線性關系，取Rs為縱坐標，R為橫坐標，作Rs-R圖形.Rs與R的線性關系如圖2所示.

圖2 Rs-R線性關系圖

這種方法原理比較簡單直觀，不需要多次測量板式電勢差計上有效電阻絲的接入長度，另外為了使靈敏電流計的調節精細和準確性采用了最小電阻為0.01Ω的電阻箱，因此本實驗方法和原實驗方法相比達到了提高板式電勢差計測量電池電動勢和內阻精確度的目的.

2.2 實驗測量及結果

實驗中保持U02＝0.850 0V不變，改變Rs和R，測得實驗數據如表1所示.

表1 Rs-R關系圖法的實驗數據

根據表1的實驗數據作圖（坐標軸的最小分度為0.1Ω）如圖3所示，并由圖3可求得［2］：斜率b＝＝1.39，截距a＝1.60Ω.

圖3 Rs-R關系圖

通過（5）和（6）式得：

另外由圖直接求得r＝︱R0︱＝1.15Ω.

由以上方法求得的電動勢和內阻與現實相符，且由式（6）求得的r和直接由圖r＝︱R0︱求得的結果是一致的，說明2種方法求r都是非常簡便有效的.

3 結束語

對原實驗的方法進行了分析與探討并發現其存在的不足，經研究提出了作Rs-R關系圖的測量方法，該實驗方法具有原理突出、操作簡單、運算簡潔、實驗誤差小、物理意義直觀等優點.本實驗方法在“江蘇省高校第9屆大學生物理及實驗科技作品創新競賽”得到了評委專家的一致好評，榮獲“優秀獎”.

［1］楊述武，楊介信，陳國英.普通物理實驗（二、電磁學部分）［M］.3版.北京：高等教育出版社，2000：82-88.

［2］李柏義.談談《測定電源電動勢和內阻》實驗數據的處理［J］.才智，2009，（12）：218.