电源电动势十篇

电源电动势篇1

等效法亦称“等效替代法”，是科学研究中常用的思维方法之一.中学生可以这样来理解电源和电阻的组合：一个实际的电源，就是一个（内阻不计的）恒压源和一个定值电阻的组合.当需要的时候我们也可将一个电源和一个定值电阻构成一个新的电源，其组成有两种形式：

图1

1．电源（电动势E、内阻r）和一个定值电阻R串联组成一个等效电源

根据闭合电路欧姆定律，当外电路断开时，其路端电压等于电动势.我们就让上面的组合电源的外电路断开，显然此时它的路端电压就是E，所以等效电源的等效电动势就是E1等=E；同理，当外电路短路时，电路和电流达到最大，而电动势和最大电流的比值就是内电阻，可以推得等效电源的内电阻为r1=r+R.

图2

2．电源（电动势E、内阻r）和一个定值电阻R并联组成一个等效电源

类上，先让外电路断开，等效电源的电压就是R两端的电压，所以ER=E1等=RE（R+r）；再让外电路短路，最大的放电电流为Er，所以等效电源的等效内阻为r1=Rr（r+R）.

二、测定电源的电动势和内电阻的原理、实验电路及误

差分析

1．实验原理

根据闭合电路的欧姆定律，其方法有：

图3 图4

（1）如图3，改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U和I值.

由U=E-Ir，可得E=I1U2-I2U1I1-I2，r=U2-U1I1-I2.

（2）为了减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些，然后在U-I图中描点作图.由图线纵截距和斜率找出E和r(r=UI)，如图4.

2．误差分析

（1）在图3中，因电压表的分流作用使得A中所测电流小于电源的总电流而引起实验误差.由电路分析得E=U1+(I1+U1Rv)r，E=U2+(I2+U2Rv)r.

由此可得电源的电动势和电阻的真实值.

E=I2U1-I1U2(I2-I1)-U1-U2Rv；

r=U1-U2(I2-I1)-U1-U2Rv.

ε真>E测；r真>r测.

（2）用图象法定性地分析电动势和内阻的测量值与真实值的大小关系.对于一个 闭合电路，其电源的输出特性曲线（即U-I）的纵截距即为电源的电动势、斜率的绝对值即为电源的内电组.采用甲图电压表测得确实为电源的输出电压，而电流表测得电流即实验中干路电流比实际干路电流要小，故反映在同一U-I图线中，对应的同一值，实验数据点应在真实点的左方，当理想情况时，电压表的分流对干路电流无影响，即实验图线与实际图线在横轴上截距相同.

三、用等效电源的思想对此实验进行误差分析

图5

用等效电源的观点来分析实验误差，学生比较容易理解.其方法如下：

电源电动势篇2

在这个实验中，研究对象是电源，因此我们可以参照伏安法测电阻的实验，将甲图理解为安培表内接法，乙图理解为安培表外接法。

一、安培表内接法测E、r误差分析

对于甲图，电流表测的是通过电源内部的电流，测量值等于真实值。在不考虑电流表分压的情况下，电压表的测量值表示电源的路端电压。当实验中电流表的分压作用不能忽略时，电压表的测量值等于路端电压与电流表上的电压之差。因此，电压表测量值比真实值小。

当电流趋于短路电流时，误差最大；当电流趋于零时，误差消失。如丙图所示，测量值为实线，虚线为真实值。由图可知，图线与纵坐标的交点为开路电压，即为电源的电动势，为准确值。图线的斜率（电压的变化量与电流变化量的比值）的绝对值为电源的内阻，由右图可知，内阻的真实值小于测量值。

当电源的内阻比电流表的电阻大得多时，电流表的分压作用就可以忽略不计，此时电压表的测量值越接近于真实值即路端电压。因此甲图适用于内阻比较大的电源的电动势和内阻的测量，比如水果电池。

因此，安培表内接法测电源电动势和内电阻，电动势的测量值等于真实值；内阻的测量值大于真实值。此电路适用于内阻较大的电源的电动势和内阻的测量。

二、安培表外接法测E、r误差分析

对于乙图，电压表测的是电源路端电压，测量值等于真实值。在不考虑电压表分流的情况下，电流表的测量值等于通过电源的电流。当实验中电压表的分流作用不能忽略时，电流表的测量值等于通过电源的干路电流与电压表中的电流之差。因此，电流表的测量值比真实值小。

当电路趋于开路时，误差最大；当电路趋于短路时，路端电压趋于零时，误差消失。如丁图所示，测量值为实线，虚线为真实值，由图可知，图线与横坐标的交点为短路电流，为准确值。图线的斜率的绝对值为电源的内阻，由右图可知，内阻的真实值大于测量值。

当电源的内阻比伏特表内阻小得多时，电压表的分流作用就可以忽略不计，此时电流表的测量值越接近于真实值。因此，乙图比较适用于内阻比较小的电源的电动势和内阻的测量，比如干电池。

因此，安培表外接法测电源电动势和内电阻，电动势的测量值小于真实值；内阻的测量值小于真实值，由图像得到的短路电流是准确值。此电路适用于内阻较小的电源的电动势和内阻的测量。

三、内阻的真实值的探究

无论通过上面甲、乙哪个电路图，都只能得到一个准确值。（用图甲的安培表内接法得到的图丙能够获得电源电动势的真实值，用图乙的安培表外接法得到的图丁能够获得电源的短路电流。）至于本实验要测的电源内阻，两个都不能给出准确值。

再重新审视丙、丁两个图像。由丙图可获得纵坐标的交点——电动势为准确值，由丁图可获得横坐标的交点——短路电流为准确值。对同一个电源来说，这两个值如果不变，就可以将这两个图合并到一个图中，如右图戊所示，其中①是对应丙图，②对应于丁图。如果将这两个图上的准确值对应的坐标（①上短路电流，②上的开路电压）连线，则这条线上的对应的数据可以认为既不考虑电压表的分流，又不考虑电流表的分压得到的。因此，这条线的斜率的绝对值表示电源的内阻的真实值。

电源电动势篇3

关键词: 电源 电动势 内电阻 实验教学

测定电源的电动势和内电阻是中学物理中的一个非常重要的电学实验,也是近几年的高考热点。该实验对不同阶段的学生有着不同的要求。对中学生来说,其要达到的教学目标是:(1)加深对闭合电路欧姆定律的理解;(2)掌握测定电池的电动势和内阻的实验方法;(3)学习用图像法处理数据,即主要是培养学生的操作技能、创新意识及创新能力;对高师学生来说,又应该达到怎样教学目标?是高中物理实验的简单重复吗?不。高师学生应达到的教学目标应是通过该实验的教学获得如何使中学生达到上述目标的能力,也就是说,对高师学生来说,不仅培养他们的操作技能、创新意识及创新能力,更重要的是培养他们的思维能力,分析问题和解决问题的能力,设计实验的能力。本文就此问题对该实验进行实验方法和实验研究方面的教学探讨。

一、实验方法探讨

测定电源的电动势和内电阻有四种实验方案,无论是哪一种,其实验原理都是对闭合电路欧姆定律的具体应用,对高师学生来说,掌握多种实验方法并对其进行相应实验研究有助于拓宽学生今后的教学视野,提高学生将来的教学水平。

1.伏安法

器材:电流表、电压表、滑动变阻器、电池、电键。

如下图所示,当滑动变阻器的阻值改变时,电路中的路端电压和电流也随之改变。

根据闭合电路欧姆定律可得方程:

E=U+Ir

E=U+Ir

于是求得:r=

为提高精确度,可多测几组U、I值,求出E、r后再求其平均值。

此外,还可以用作图法来处理数据。以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组U、I值画出U-I图像(如上图),所得直线与纵坐标的交点,即为电动势值,图线斜率的绝对值,即为内阻r的值,也可用直线与纵轴的截距E、与横轴的截距I求r,即r=。

2.安阻法

器材:电阻箱、电流表、电源、开关。

电路如图三所示,改变电祖箱的阻值并测出其对应的电流,得方程:

E=I(R+r)

E=I(R+r)

于是有:E=II

r=

3.伏阻法

器材:电压表、变阻箱、电源、开关。

测量电路如图四所示,改变电阻箱的阻值并测出其对应的电压,得方程:

E=U+Ir=U+

E=U+Ir=U+

于是有:E=UU

4.用两只电压表测量电源的电动势和内电阻

器材:电压表2只(其中一只内阻已知)、电池、电键。

测量电路如图五所示,断开S,测得两电表的示数分别是U、U,再闭合S,此时电压表V的示数为U,设电压表V的内阻为R,则由闭合电路欧姆定律可得。

E=U+U+r

E=U′+r

于是有:E=

二、实验研究

1.保证实验的关键

(1)测量时的通电电流与时间

电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,也就是说,电池的放电时间过长,电流过大时容易导致电池发热,致使电池性能发生变化,特别是内阻增大。因此,实验中电流不宜过大,通电时间不宜过长。通常长时间放电电流不宜超过0.3A,短时间放电电流不宜超过0.5A,并且读数要快,每次读完数据要立即断电,使电池的电动势和内电阻尽量保持固定值。

(2)电阻R的选取

R值选取不当,会造成E、r产生较大误差。对伏安法、安阻法和伏阻法来说,当R过小时,电流过大,会使电池的电动势和内阻发生变化;对伏安法、安阻法来说,当R过小且与电流表内阻的差别不太大时,一方面会导致电池性能发生变化,另一方面,电流表内阻r的分压不可忽略,且根据全电路欧姆定律,其表达式应作相应的修正:

伏安法:测量电路必须采用电流表外接法(如图六),测量方程应由E=U+Ir修正为E=U+Ir+Ir

安阻法:测量方程应由E=I(R+r)修正为E=I(R+r+r)

当R过大时,电池内阻一般在1.0Ω左右,虽说R对电路的影响可忽略,但这时需要选择较小量程的电流表,以致电流表的内阻与电池内阻相差不大,也会给实验带来较大的误差。根据电流应小于0.3A、大于0.03A及电表指针应在满偏的2/3处左右等因素,通常R取10.0~25.0Ω之间的阻值比较合适。

2.数据处理的实验探讨

为提高精确度,测量时均要求测量数据不得少于6组(方法四除外),且要求测量数据的变化范围尽可能大些,以达到尽可能减小误差的目的。

(1)公式法处理数据

该实验的四种方法均是利用全电路欧姆定律原理进行数据处理,即根据测量数据列出相应的方程,并联立成方程组,求解出E、r值,并分别求出E、r平均值的办法来进行数据处理。为了减小因计算带来的误差,联立方程组时需对测出的6组数据进行合理的组合,分别将第一和第四、第二和第五、第三和第六组成三个方程组,解出三组E、r值,再求其平均值。

(2)作图法处理数据

通常情况下,当测量量与待测量能够通过图形直观地反映出来时,在进行数据处理时可考虑用作图法

处理数据。就该实验的四种测量方法来说,伏安法比较适合采用作图法处理数据,现就此进行相应分析。根据实验原理,以I为横轴,U为纵轴,用测出的几组U、I值画出U-I图(如图六),将直线延长,则直线与U轴交点即为电源电动势E,直线斜率的绝对值,即为电源内阻I。电源内阻也可由直线与横轴的交点I和E求得,即r=。

通常情况下干电池内阻较小,于是外电路电压U的变化较小,坐标图中数据点将呈现如图六所示状况,下部大面积空间得不到利用,且读数很不方便。为此要恰当地选取标尺比例和坐标原点,使得实验数据大致布满整个坐标系。

由于实验测得的U值不宜过小,因此纵坐标U的起点可根据实测数据从不为零的某一数值开始,如图七所示,把纵坐标的比例尺放大,这样可使误差减小些。此时图线与横轴交点不再表示短路电流,不过直线斜率的绝对值照样还是电源内阻。但由于要用I=0时U-I图线在纵轴上的截距来求电源电动势E,所以横坐标仍必须以零为起点。此时,由E=U+Ir在图线上任取一点便可求内阻r。

总之,为了培养高师学生在今后教学中的实践能力,在教学法中应不断引导学生对相关知识进行挖掘,让学生养成认真思考和不断探索的习惯,以达到培养学生思维能力、分析问题和解决问题的能力的目的。

参考文献:

[1]张德启,等.物理实验教学研究[M].北京:科学出版社,2005.

[2]刘炳升,等.中学物理教师专业技能训练[M].北京:高等教育出版社,2004.7(2008重印).

[3]韩景春,等.物理实验教学研究[M].山东:银河出版社,2004.5.

电源电动势篇4

1 理论计算法

根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，两次测量方程为 E测=U1+I1r测，E测=U2+I2r测，解得E测=，r测=

若采用图1电路测量时，考虑电流表和电压表的内阻，应用闭合电路欧姆定律有E真=U1+（I1+）r真， E真 =U2+(I2+)r真，E真、r真为电源电动势和内阻的真实值，解得E真=，r真=，比较E测、E真，r测、r真得E测＜E真， r测＜r真，用图1电路测量电源电动势和内阻，E测偏小，r测偏小

若采用图2电路时，考滤电流表和电压表的内阻，应用闭合电路欧姆定律有：E真=U1+I1r真+I1RA ，E真=U2+I2r真+I2RA，解得E真=， r真= ，比较E测、E真、r测、r真可知；E测=E真，r测＞r真，即用图2电路测量电动势和内阻时，电动势无系统误差，r测偏大。

2 图象修正法

2．1 用图1电路测量，用测量值作U-I图象，如图3所示，从图象上可以求出E测、r测，纵轴截距即为E测，r测=，外压为0时，对应的电流为短路电流，或r测=（K为斜率）。图1中电压表的示数表示外压的真实值，而电流表的示数不是电源的真实电流。（I电源=I测+I伏），在U-I图象中取测量电压U测1，测量电流I测1，即图4中A点，如图4，相对应的实际外压U1=U测1,实际电流I1＞I测1，在A点右边，即图4中A′点，I1=I1-I测1=IV ，I1为电源的实际电流与电流表示数的差值；取测量电压U测2，（U测2＜U测1），测量电流I测2,即图中B点，相对应的实际外压U2=U测2，实际电流I2＞I测2，在B点右边即图4中B′点，I2=I2-I测2= IV，I2为电源的实际电流与电流表示数的差值。连接A′B′，即为U―I的真实值图线。

问题1：A′B′与AB是否平行？若不平行，是图5中的图线I还是Ⅱ？

当外压减小时，通过伏特表的电流IV=也随着减小，因而I2＜I1，即图4中BB′＜AA′，因而是图线Ⅰ、而不是Ⅱ，当外压减为0时，IV=0，I测=I真，U-I的测量值图线与真实值图线在横轴上相交（外压为0），如图6所示。图6中实线为测量值图线，虚线为真实值图线，由图可知E测＜E真；r测=，r真=，r测＜r真。

2．2 用图2电路测量，用测量值作U-I图象，形同图3所示，也可从图象上求出E测、r测。图2中电流表示数为电源电流的真实值，电压表示数不是外压的真实值，U测+UA=U真，外压的测量值偏小。在U-I图象中取测量电流I测3,测量电压U测 3即图中的C点，如图7，相对应的实际电流I3=I测3，实际外压U3＞U测3,在C点上方即图7中C′点，U3=U3-U测3 =I3RA，U3为实际外压与电压表示数的差值；取测量电流I测4（I测4＜I测3），测量电压U测4，即图中D点，相对应的真实电流I4=I测4，实际外压U4＞U测4，在D点上方D′点，U4=U4-U测4=I4RA，U4为实际外压与电压表示数的差值。连C′D′，即为U-I的真实值图线。

问题2：C′D′与CD是否平行？若不平行，是图8中的图线Ⅲ还是Ⅳ？

当电流减小时，电流表上的电压UA=IARA也随着减小，U4＜U3，即图7中的DD′＜CC′，因而是图线Ⅳ而不是Ⅲ。当电流Ⅰ减少0时，U=IRA=0，U-I的测量值图线与真实值图线在纵轴上相交，如图9，图中实线为测量值图线，虚线为真实值图线，由图可知E测=E真，r测＞r真。

3 等效处理法

3．1 用图1电路测电源电动势和电阻，可以看作是测伏特表和电源并联的等效电阻，因而测量值偏小，即r测＜r真，由于E=U+Ir，I测量值比电源的真实电流偏小，外压为真实值，知电动势的测量值也偏小。E测 ＜E真、r测＜r真。

3．2 用图2电路测电源的电动势和内阻，可以看成是把电流表电阻放入电源内部，r测就是电流表与电源的串联电阻，r测=r+rA，因而r测偏大。把电流表看作放入电源内部后，伏特表示数就为真实外压。

电源电动势篇5

关键词：新课程；测定性实验；实验原理；数据处理；误差分析

中图分类号：G424.31 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）17-0266-02

新课程改革的实施，为高中物理教学带来了新的理念、新的要求，高中物理实验的教学与复习也发生了较大的变化。实验能力成为高考要考察的能力之一，在《考试说明》物理学科“知识内容表（新课程）”的一百多个知识点中，实验有近20个，占14.5﹪。纵观近几年的高考试卷，对实验题的考查没有一个是课本上的原始实验，题目设置都是本着“来源于教材而不拘泥于教材”的原则，考察学生创新意识和实践能力。而在众多高考实验题目中，电学实验成为热点，“测电源的电动势和内电阻”成为宠儿：2009年海南卷、北京卷，2010年江苏卷、广东卷、上海卷，2012年福建卷、重庆卷当中都涉及到该实验。那么如何对待新课程背景下的物理实验复习，在教学中采取怎样的教学设计来提升实验能力呢？以“测电源的电动势和内电阻”为例谈谈体会。

“实验有助于加深学生对自然科学概念、原理和规律的了解，也有助于培养学生的科学态度和创新精神；实验能力也是考生将来从事科学研究的基础。”解决物理实验题目，应特别关注学生的感悟与体验，通过学生自觉的参与实验活动，进行分组讨论练习，确定实验目的，寻求实验原理，制定实验方案，选择实验方法与器材，评价实验结果，从而完成实验复习任务。既能明确解决实验问题的思维过程，又能加深对物理知识的理解与体会。

一、确定实验目的

实验题干中会通过语言“物理兴趣小组为了使用某某、探究某某、验证某某、测量某某”等给出实验目的，帮助学生确定实验类型是基本仪器的使用、探究性实验、验证性实验还是测定性实验。“测电源的电动势和内电阻”是测定性实验，要求测量E和r。

二、寻求实验原理

结合实验目的，依据物理知识储备，寻找到实验所依据的定理或定律的基本公式，得出实验原理。上例中学生能快速确定使用闭合电路欧姆定律的相关表达式：E=U+Ir；E=U+Ur/R；E=I（R+r）。

三、制订实验方案

依据实验原理表达式，确定待测量与相关量之间的关系，确定相关量如何进行测量，进一步制订实验方案，学生分组画出相应的实验电路图。

四、选择实验方法与器材

对以上四幅实验电路图，学生任选一种作为实验方法，结合熟悉的电学实验器材，合理的选择滑线变阻器、电阻箱、电流表、电压表等，通过这个过程有利于加深学生对电学实验器材的理解：滑线变阻器操作方便灵活，但不能确定连入电路中的阻值；电阻箱是已知自身电阻值的可变电阻；电流表是已知流经自身电流值的小电阻，由于阻值小，理想电流表的内阻认为是零，在电路中作为短路处理；电压表是已知自身两端电压值的大电阻，由于阻值大，理想电压表的内阻认为无穷大，在电路中作为断路处理；这样就帮助学生把初中的知识作为特殊情况归类到高中知识体系中。

五、评价实验结果

对实验结果的评价，包括实验数据的处理、实验误差的分析与改进等方面。

（一）实验数据处理

高考试题中，都会涉及到对实验数据的处理，常见有以下几种情况。

1.按有效值数字规则读数。物理是实验学科，分数、根式在物理上是没有意义的，物理学对有效数字要求严格。这类题目常见于螺旋测微器和游标卡尺及电表的读数，对于螺旋测微器要求保留一位估读数字，而游标卡尺则是根据主尺与游标上对齐的刻度读数，没有估读数字（在对齐的刻度线上已经体现了估读），电流表电压表读数依据最小分度要求不同，学生应动手系统归纳总结。例2011年全国卷、2012年广东卷和山东卷，考察了规范读数。

2.列表法处理数据。这种方法便于检查测量结果的合理性，及时发现问题和分析问题，找出各量的规律性联系，求出经验公式等。例2010年江苏卷、课程标准卷、浙江卷，2011年广东卷，要求学生能够根据表格中的数据分析实验中出现的问题和实验对应的规律表达式对应的结果。

3.作图法处理数据。可根据图线找函数关系，确定图线方程，平滑曲线还具有多次测量取平均值的效果，有时可根据图线发现测量错误。“测电源的电动势和内电阻”实验数据处理采用的就是作图法，要求学生通过数学手段的处理把实验数据整理成倾斜直线的情况，通过讨论斜率和截距求出E和r。图1的数据表达式：U=-rI+E；图3的数据表达式：1/U=r/ER+1/E；图4的数据表达式：R=E/I-r。这样，在坐标纸上选择合适的横纵轴的物理意义，可以得出相应的倾斜直线。

（二）实验误差分析与改进

在该实验中图1和图2是学生结合课本实验得出的两个实验电路图，需要通过误差分析来选择最合适的一种。在复习时，采用的是等效电源的处理方法。图1测量的是待测电源与电压表组成的等效电源的E和r，测量结果都偏小，但在误差允许范围内；图2测量的是待测电源与电流表组成的等效电源的E和r，E的测量结果准确，但是r的测量值误差过大，综合考虑应选择图1。而图3和图4是改进实验，成为考查热点。

物理学是一门实验科学，物理学的研究和发展都离不开实验。因此，高三复习时必须重视物理实验的复习，注重实验技能、实验方法，培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力，高三实验复习上若有所突破，既能提升学生的实验技能，又能加深学生对物理规律的理解，对整体物理水平的提高有很大的促进作用。

参考文献：

[1]高中物理课程标准教师读本[M].武汉：华中师大出版社，2003.

电源电动势篇6

摘要：测定电源的电动势和内阻实验是高考中的热点，主要考查对该实验原理的理解，即用伏安法测电源的电动势和内阻。涉及实验步骤和误差分析的考查，即学会用U-I图象处理实验数据求出电源电动势E和内阻r，以及电表内阻对实验结果产生的影响的误差分析。而高考命题不应仅局限于课本上的实验项目，特别要注意方法的迁移，即要考查学生要有迁移知识的能力和创新思维能力。

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关键词：高考；实验；电动势；内阻

电源电动势篇7

一、正确认识电源电动势的本质

电源电动势是描述电源性质的重要物理量，因此掌握好电动势这一重要概念是学好电源知识的关键。在电动势产生的过程中，要牢固的掌握什么是非电场力及非电场力所做的功。电荷移动时所需要的力可以是电场力、化学力和磁力。所谓非电场力，主要是指化学力和磁力。化学力对大家来说并不生疏，只要在电路中遇到干电池、蓄电池，一定就会想到它是电源，且有化学力存在。可是，对磁力来说，尽管在电磁感应中见的较多，但学生往往忽略了它是电源，因此没有把磁力和电源内的非电场力联系起来。

例如，当一根导线在磁场中做切割磁力线运动时，导线两端要产生感应电动势，如果和其他导线联成闭合回路，就要产生感应电流。切割磁力线的这一段导线就是一个电源，导线内的自由电子受磁力的作用而移动。就是这样一个简单的问题，因为有的同学不能把它和电源联系起来，所以与电源有关的问题，像导线中的电流方向如何，导线两端的电动势哪一端高等就不能很好解决。Www.133229.COm如果把这段导线看成电源，在电源内部电流是从低电势流向高电势。这样就可以得出电流的方向，电势的高低。

电源的电动势是和非电场力的做功密切联系，在电源的内部，非电场力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功，这个做功的过程是产生电源电动势的本质。非电场力所做的功，反映了其它形式的能量有多少变成了电能，因此，在电源内部非电场力做功的过程是能量相互转换的过程。电源的电动势正是从这里定义的，即非电场力把正电荷从负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值，称电源的电动势。用公式表示为：ε=w/q。根据公式可以知道电动势的物理意义：在电源内部，非电场力把单位正电荷从负极移动到正极时所做的功。

二、严格区分电动势与电压

电动势与电压是最容易混淆的两个概念，因此严格区分这两个物理量是非常重要的。前面已经讲过，电动势是表示非电场力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功。

而电压则表示电场力把单位正电荷从电场中的某一点经任意路径移到另一点所做的功，它们是完全不同的两个概念。这一点弄清楚了，对于电源的端电压、内电压与电动势的区别也就容易搞清了。

电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压，是指电场力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。电源的电动势对一个固定电源来说是不变的，而电源的端电压却是随外电路的负载而变化的。它的变化规律服从全电路欧姆定律。它的数学表达式为：u=ε-ir。其中ir项为电源的内电压，也叫内压降，它的物理过程虽然也发生在电源内部，但与电动势的意义不同，它是由电场力所引起的，在电源内部起着消耗非电场力所做功的作用。对一个固定的电源来说，它的内阻是不变的，但通过电源的电流是随外电路而变化的，因此内电压也是一个随外电路而变化的量。

这里需要注意的是，往往有的同学不理解把伏特计接在电源两端时，为什么测的是电源的端电压而不是内电压。这里只要把伏特计理解为外电路就可以解决了，它相当于和外电路并联的电路，所以其电压应等于外电路两端的电压。有的同学认为电源的电动势一定大于电源的端电压，这是一个不正确的结论，他忽略了电源被充电时的情况。当电源被充电时，电动势在电路中是反电动势，这时电源两端的端电压大于电源的电动势，其数学表达式为：u=ε+ir。同样的道理，当电源被充电时，电源内部的电流是从高电势流向低电势。因此，在电源内部电流总是由低电势流向高电势的说法也是不正确的。

三、正确理解电源的功率

电源的功率是指电源工作时的全部电功率，即电源的电动势与通过电源的电流之乘积，p=εi。有些同学认为这个功率对一个固定电源来说是恒量，这是不对的。因为电流i是随外电路而变化的，所以εi也是随外电路而变化的。但是，对于一个固定电源来说，它所承担的最大电流是有限度的，这个最大电流称为电源的额定电流。超过电源的额定电流，电源就可能烧坏。对应额定电流，电源有一个额定功率，它是额定电流与电动势的乘积，这是一个不变的量。在应用中，电源的实际功率要小于其额定功率。如果把额定功率误认为实际功率，就会产生电源在使用时功率不变的错误认识。

电源电动势篇8

(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;

电源电动势篇9

A.1500个

B.9.375×1019个

C.9.375×l021个

D.9.375×1020个

2.下列关于电动势的说法中正确的是（）。

A.电动势就是电压，就是内、外电压之和

B.电动势不是电压，但在数值上等于内、外电压之和

C，电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领人小的物理量

D.电动势的大小与外电路的结构无关

3.用欧姆表测一个电阻的阻值R，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间.可以确定（）。

A.R=150Ω

B.R=1500Ω

C.10OΩ

D.1500Ω

4.在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法正确的是（）。

A.应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显

B.应选用内阻较小的电压表和电流表

C.移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载

D.使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才小

5.如图1所示是欧姆表原理的电路示意图，其中正确的是（）。

6.在“探究决定导体电阻的因素”的实验中，m电阻率可知，对实验结果的准确性影响最大的是（）。

A.金属丝直径d的测量

B.电压U的测量

C.电流，的测量

D.金属丝长度ι的测量

7.在如图2所示电路中，AB为粗细均匀、长为L的电阻丝，以A、B上各点相对A点的电压为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则各点电势U随x变化的图像应为图3中的（）。

8.如图4所示为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U和电流，，图像上点A的坐标为（U1、I1），过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2，当小灯泡两端的电压为U1时，其电阻等于（）。

9.在如图5所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L上标有“6V，12W”字样，电动机线圈的电阻RM=0.5Ω。若灯泡恰能正常发光，则以下说法中正确的是（）。

A.电动机的输入功率为24W

B.电动机的输出功率为12W

C.电动机的热功率为2.0W

D.整个电路消耗的电功率为22W

10.用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路，如图6所示，则闭合开关后，下列有关电流表的示数和电流表指针偏转角度的说法中正确的是（）。

A.图甲中的A1、A2的示数相同

B.图甲中的A1、A2的指针偏角相同

C.图乙中的A1、A2的示数和偏角都不同

D.图乙中的A1、A2的指针偏角相同

11.为探究小灯泡L的伏安特性曲线，连好如图7所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图像应是图8中的（）。

12.目前集成电路的集成度很高，要求里面的各种电子元件都微型化，集成度越高，电子元件越微型化、越小。‘图9中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但R2的尺寸远远小于R1的尺寸。通过两导体的电流方向如图所示，则关于这两个导体的电阻R1、R2关系的说法正确的是（）。

A.R1>R2

B.R1

C.R1=R2

D.无法确定

13. 一同学将滑动变阻器与一只6V、6W～8W的灯泡L及开关S串联后接在输出电压为6V的电源E上，当S闭合时，发现灯泡发光。按图10所示的接法，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，灯泡将（）。

A.变暗

B.变亮

C.亮度不变

D.可能烧坏灯泡

14.如图11所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a端向b端移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是（）。

A.电流表的读数一直减小

B.Ro的功率先减小后增大

C.电源输出功率先增大后减小

D.电压表的读数先增大后减小

15.在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压凋节范围，应选择的测量电路是图12中的（）。

16.如图13所示为闭合电路中两个不同电源的U-I图像，则下列说法中正确的是（）。

A.电动势E1=E2，短路电流I1>I2

B.电动势E1=E2，内阻rl>r2

C.电动势E1>E2，内阻r1>r2

D.当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大

17.在如图14所示的电路中，电源电动势为6V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压，由此可判定（）。

A.L1和L2的灯丝都烧断了

B.L1的灯丝烧断了

C.L2的灯丝烧断了

D.变阻器R断路

18.如图15所示是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内阻的电路。电路中R1、R2为已知阻值的定值电阻。下列说法中正确的是（）。

A.只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻

B.只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻

C，只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻

D.三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内阻

19.竖直放置的一对平行金属板的左极板上，用绝缘线悬挂了一个带负电的小球，将平行金属板按如图16所示的电路连接，开关闭合后绝缘线与左极板间的夹角为θ。当滑动变阻器R的滑片在a位置时，电流表的读数为I1，夹角为θ1；当滑片在b位置时，电流表的读数为I2，夹角为θ2。则（）。

20.如图17所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度u匀速上升。已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则（）。

A.电源内阻

B.电源内阻

C.如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大

D.如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小

参考答案与提示

1.C 提示：q=lt

2.BCD

3.C提示：表盘右疏左密，所以指针指在100与200刻度弧线的正中间时，可以确定1000Ω

4.AC 提示：在伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表，滑动变阻器阻值不能太大，如果太大不便于调节，也不能短路造成电流表被烧坏。

5.C提示：选项B的欧姆表中没有可调电阻，因此错误；选项D中电流表的负极接到了电源的正极，也错误；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，因此A错，C对。

6.A 提示：四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d.因为在计算式中需要取直径的平方。

7.A提示：由U=IR，其中E、L均为定值，可知U与x成正比，选项A正确。

8.B 提示：由电阻的定义式可知，B正确，其他选项错误。要特别注意

9.C提示：电路中含电动机为非纯电阻电路，欧姆定律不再适用。灯泡L正常发光，则2A，所以电路中的电流I=2A，整个电路消耗的总功率P总=UI=24W，选项D错误。电动机的输入功率P入=P总-P灯=12W，选项A错误。电动机的热功率，选项C正确。电动机的输出功率P出=P入-P热=1OW，选项B错误。

10.B提示：将小量程电流表改装成大量程电流表时，需要并联上一个分流电阻。电表的示数是由通过电流表A1、A2的电流决定的，而电表指针的偏角是由通过内部小量程电流表的电流决定的。两个电流表并联时，两个相同的小量程电流表是并联关系，所以通电时，两小量程的电流表中通过的电流相同，A1、A2的指针偏角相同，选项B正确。A1、A2的内阻不同，并联时，A1、A2中通过的电流不同，选项A1、A2的示数不相同，选项A不正确。A1、A2两个电流表串联时，通过电流表的电流相同，示数相同，但是由于电流表内阻不同，通过小量程电流表的电流不同，A1、A2的偏角不同，故选项C、D错误。

11.C提示：小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高，导致灯丝电阻R增大，所以U-I图像的斜率增大，故选项C正确。

12.C提示：设正方形导体表面的边长为a，厚度为d，材料的电阻率为ρ，根据电阻定律得，可见正方形电阻的阻值只和材料的电阻率及厚度有关，与导体的其他尺寸无关，选项C正确。

13.B 提示：由图可知，变阻器接入电路的是PB段的电阻丝，由于灯泡的额定电压等于电源的输出电压，所以不可能烧坏灯泡。当滑片P向右滑动时，接人电路中的电阻丝变短，电阻减小，灯泡变亮，选项B正确。

14.BD提示：滑动变阻器的滑片P由a端向b端移动的过程中，bP部分和aP部分并联，外电路总电阻先变大后变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流（电流表示数）先减小后增大，选项A错误。根据电功率可知，Ro的功率先减小后增大，选项B正确。当外电路总电阻与电源内阻相等时，输出功率最大，但Ro与电源内阻r大小的关系不能确定，故不能确定电源输出功率的变化情况，选项C错误。电压表所测为电源的路端电压，路端电压与外电阻变化趋势一致，故选项D正确。

15.D提示：金属的阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法.题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，选项D正确。

16.AD提示：由闭合电路的欧姆定律得E=U+Ir。当I=O时电动势E等于路端电压U，即U-I图像和U轴的交点的值就是电源电动势，由图知，两电源的电动势相等。当U=O时，U-I图像和I轴的交点的值就是短路电流，由图知Il>I2，选项A正确。而，即图像的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知r1

17.C提示：由已知条件可知，电路中有的地方有电压，说明电源是有电压的。由Uab=6V和Ucd=0可知，外电路上bcd段有断点；由Ucd=6V可知，外电路上cL2d段有断点，即L2的灯丝烧断了，而且除L2外，灯L1和变阻器R都没有断路，否则也不存在Ucd=6V。

18.D 提示：图甲中可用求得电源的电动势和内阻，图乙中可用E求得电源的电动势和内阻，图丙中可用求得电源的电动势和内阻，故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内阻，选项D正确。

电源电动势篇10

关键词:创新实验;水果电池;电动势;内阻

“水果电池”实验是很好的设计性电学实验题材。设计性电学实验题最富于变化，最能体现考生的实验创新能力和思维的灵活性，从而为命题者提供了广阔的命题空间。学生可以根据所给定的实验器材，将“水果电池”实验设计成测电池的电动势和内阻实验。

接下来我以一例“水果电池”的相关实验题目来说明。

例:测量“水果电池”的电动势和内电阻:将一铜片和一锌片分别插入同一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V，额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡。原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得电流约为3mA。现有下列器材:待测“水果电池”电流表;满偏电流3mA，电阻约10Ω;电压表:量程0-1.5V，电阻约1000Ω;滑动变阻器R1:0-30Ω;滑动变阻器R2:0-3KΩ以及开关、导线等实验器材。

①本实验中应该选用哪种规格的滑动变阻器?(填写仪器代号)，并在下面虚线框中画出实验原理图

②若不计测量中的偶然误差，用这种方法测量得出的电动势和内电阻的值与真实值相比电动势E?摇(填“偏大”“相等”“偏小”)，内电阻r?摇(填“偏大”“相等”“偏小”)。

通过认真阅读题目，我们发现题目给出“水果电池”的电源电动势约为1.5V，但是电流输出才3mA，其原因就是该种电源内阻很大，粗略估算约为500Ω。属于大内阻小电动势的电源。这里要求学生掌握高中电学闭合电路欧姆定律中电源电动势和内阻关系的基本知识，能够在第一时间发现“水果电池”的特点，并在后面的分析和判断中加以利用。

第一问选择滑阻，如果用0-30Ω的滑阻会使最小电流仍为50mA，远超过电流表的满偏电流，用0-3KΩ的滑阻最小电流为0.5mA，所以要选用滑动变阻器R2。电路接法就可以采用滑阻与电源的串联接法，由于电压表内阻为1000Ω，与滑阻的3000Ω比较接近导致分流效果会比较明显。而同时电流表的电阻为10Ω，那么在保证电压表测量值尽量接近路端电压同时电流表测量值为干路电流值的情况下，采用电流表外接的接法。

如图:“水果电池”和电流表可等效为一个电源，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:

在以上的分析过程中，学生要根据给定仪器的阻值和电源内阻的关系及可能带来的各种后果来取舍，通过权衡利弊，选出合适的器材，制定正确的接法。这就对学生思维的灵活性有一定的要求，学生首先要知道在一般测电源电动势中内接法相对误差小是因为电源的内阻与电流表内阻接近，虽然外接法测得的电源电动势是准确的，但是内阻的测量值会比真实值大的这个情况。而同时正确分析出“水果电池”的内阻比较大，10Ω的电流表内阻和近500Ω的电源内阻比相对误差还是比较小的，所以正好采用外接法既可以保证电动势测量准确同时又避免了外接法相对误差大的缺点。也就顺理成章得出第二问结论:电动势的测量值等于真实值，电源内阻的测量值由于计入了电流表的内阻而大于真实值。

从以上题目和相关分析我们可以发现“水果电池”的大内阻特点给相关实验题目留下了很大的考察空间，这就要求我们平时要加大对该类题目的深入研究，以便应对越来越灵活的创新实验题目。

参考文献