电动势

1. 非静电力

(1)定义：非静电力是指电源把正电荷(负电荷)从负极(正极)搬运到正极(负极)的过程中做功的力，这种非静电力做的功，使电荷的电势能增加。

(2)在电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能;在发电机中，非静电力的作用是电磁作用，它使机械能转化为电势能。

2. 电源

在电源外部，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极。

电源内部，正电荷从负极流向正极;电场线方向从正极指向负极。电源把正电荷从负极搬到正极，电场力做负功。

从能量角度看，电源的作用是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置

3. 电动势

非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟移送电荷量的比值。

电动势是2V的物理意义是什么?

把一库伦正电荷从负极移送到正极的非静电力做功是2J。

电动势表示电源非静电力做功能力的一个物理量，电动势是标量，方向：为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流的方向，即由电源负极指向正极。

它与非静电力做功的多少以及运送的电荷量都无关，仅仅和电源内部非静电力的性质有关。与电源的体积，形状，是否连入电路都无关。

4. 内阻

电源内部也是由导体组成，电流流过电池内部所受到的阻力。

内阻与电动势为电源的两个重要参数。

5. 电池的容量

定义：电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位。

特点：电池的容量与 放电状态 有关，同样的电池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量大。

对同一种电池，体积越大，电池的容量越大，电池的内阻越小。

6. 电动势和电势差的区别

测定电池的电动势和内阻实验

实验原理

闭合电路的欧姆定律

实验方法

1伏安法

闭合电键, 调节滑动变阻器, 使灵敏电流计有明显示数。实际实验中读数变化不明显, 电压表示数接近零。

缺点： (1) 需同时读两个表的值。 (2) 电表示数变化不明显, 很难读数。

2伏阻法

闭合电键, 调节变阻箱, 电压表有示数, 但无明显变化。

由可知，如果能得到U、R的两组数据，同样能通过解方程组求出E和r。这样来测定电源的电动势和内阻。

3安阻法

闭合电键, 调节变阻箱, 灵敏电流计有示数, 且有明显变化。

由E=IR+Ir可知，如果能得到I、R的两组数据，也可以得到关于E和r的两个方程，于是能够从中解出E和r。这样，用电流表、电阻箱也可以测定电源的电动势和内阻。

实验器材

待测电池，电压表，电流表，滑动变阻器，电键，导线。

数据处理

1公式法

-升eeb52966西元学5906有限径优8b5e费软广慧东技b268件司公途习0552fc78网科 改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组、r值，最后分别算出它们的平均值。比如测出两组数据，就列出两个方程，可以计算E和r。

2作图法

用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图象，所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。

注意事项

1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。

2.干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。

3.要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出、r值再平均。

4.在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。

5.干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。

误差分析

(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接，实测的E和r都小于真实值。

(2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接。

任一种电路都存在系统误差，若电源内阻较小时，不能采用图“内接法”甲中的测量电路，尽管电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大，因此要选用图“外接法”甲中的测量电路。

习题练习

1. 实验室有量程是0～3A(内阻较小)的电流表和0～3V(内阻很大)的电压表，电阻箱R(最大值999.9Ω)，滑动变阻器R'(0～2KΩ)，固定电阻R1=5Ω，开关S，导线若干，欲测量某一电源的电动势E和内阻r(E略小于3V，内阻较小)

(1)由于电源内阻较小，要求固定电阻R1作为等效内阻的一部分，设计电路要求误差尽量小，且便于操作，能达到这一要求的电路是______.

(2)用正确的实验电路图得到的实验数据，作出的图象是一条倾斜的直线，其纵截距为b，斜率为k，则电动势E=______，内阻r=______

本题(1)的关键是明确通过待测电源的电流不能过大，所以不能用量程是3A的电流表，只能使用电压表与电阻箱进行测量，为保护电源应将保护电阻直接与电源串联才行，从而可选出正确的电路图;题(2)的关键是根据闭合电路欧姆定律写出有关电动势与电压的关系，然后整理出有关电源与电阻之间的一次函数表达式，即可求解.

解析

(1)由于通过待测电源的电流不能过大，所以本实验不能使用电流表，只能采用“伏欧法”，所以符合要求的电路是D;

(2)根据闭合电路欧姆定律应有：E=U+，整理可得

根据数学函数关系可知，图象是一条倾斜直线，斜率k=，截距b=，解得E=，r=

故答案为：

(1)D

(2)，

2. 某同学用如图1所示的实验电路测定一节干电池的电动势和内电阻，备有下列器材：

A.待测干电池

B.电流表G(满偏电流1mA，内阻Rg=1OΩ)

C.电阻箱R，阻值范围为0〜9999Ω

D.定值电阻R1(阻值1990Ω)

E.定值电阻R2(阻值2990Ω)

F.开关与导线若干

(1)根据题目提供的实验器材，图中R应选用______;

(2)某次调节后，电阻箱面板示数如图2所示，读得电阻值是______Ω

(3)多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R 和对应的电流表示数I，由测得的数据，绘出了如图3所示的图线，则由图线可以得到被测干电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω.(结果保留两位有效数字)

(1)将电流表G串联一个电阻，可以改装成较大量程的电压表.因为电源的电动势较小，所以R应该采用定值电阻R1.

(2)电阻箱各旋钮示数与其倍率的乘积之和是电阻箱的示数.

(3)根据欧姆定律和串联的知识求出电流表示数I和电阻箱示数R的关系，根据图象与纵轴的交点和斜率则可求得电动势和内阻.

解析

(1)将电流表G串联一个电阻，可以改装成较大量程的电压表.因为电源的电动势大约是1.5V，可以把电流表改装成2V的电压表，电流表G需要串联的电阻阻值R=-R_g=-10=1900Ω，因此电阻R应该采用定值电阻R₁.

(2)由图示电阻箱可知，其示数为：4×1Ω+6×0.1Ω=4.6Ω.

(3)表头的示数与定值电阻阻值的乘积可作为路端电压处理，则由闭合电路欧姆定律可知：

I(R+Rg)=E-r，，

由图可知，将电流单位mA转换成A，图象与纵坐标的交点为1.34×10³A^-1，

所以有：1.34×10³A^-1=，解得：E≈1.5V;

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由图象可知，图象的斜率：k==1320，

由于k=，则电源内阻r=≈1.0Ω;

故答案为：

(1)R1;

(2)4.6;

(3)1.5;1.0.