板式电势差计测量电动势及内阻实验的改进

宿丽叔，赵士鹏，拾景忠

（江苏师范大学 物理与电子工程学院，江苏 徐州221116）

1 传统的板式电势差计测电池电动势和内阻的实验原理

在板式电势差计测量电池电动势及内阻的实验中，依据教材上的实验方法（以后简称“原实验”）进行测量与计算，有时得出的结果与理论和实际相违背.下面对原实验作简单论述.

在原实验方法中，通过全电路欧姆定律，最终得到：

即

最后根据（2）式即可求出Ex和r［1］.

2 作Rs-R图形法

2.1 实验原理

在原实验的基础上，使板式电势差计上的电压降为1.1V（即11m电阻丝上的电压），把R和Rs改为精度为0.01Ω的电阻箱，其实验原理图如图1所示，实验时保持AB两点间的距离不变，即U02是不变量，调节电阻箱R与Rs，根据全电路欧姆定律：

图1 实验原理图

即

由于待测电动势Ex和Rs两端电压U02均为常量，因此，Rs＝bR＋br＝bR＋a，显然Rs和R成线性关系，取Rs为纵坐标，R为横坐标，作Rs-R图形.Rs与R的线性关系如图2所示.

图2 Rs-R线性关系图

这种方法原理比较简单直观，不需要多次测量板式电势差计上有效电阻丝的接入长度，另外为了使灵敏电流计的调节精细和准确性采用了最小电阻为0.01Ω的电阻箱，因此本实验方法和原实验方法相比达到了提高板式电势差计测量电池电动势和内阻精确度的目的.

2.2 实验测量及结果

实验中保持U02＝0.850 0V不变，改变Rs和R，测得实验数据如表1所示.

表1 Rs-R关系图法的实验数据

根据表1的实验数据作图（坐标轴的最小分度为0.1Ω）如图3所示，并由图3可求得［2］：斜率b＝＝1.39，截距a＝1.60Ω.

图3 Rs-R关系图

通过（5）和（6）式得：

另外由图直接求得r＝︱R0︱＝1.15Ω.

由以上方法求得的电动势和内阻与现实相符，且由式（6）求得的r和直接由图r＝︱R0︱求得的结果是一致的，说明2种方法求r都是非常简便有效的.

3 结束语

对原实验的方法进行了分析与探讨并发现其存在的不足，经研究提出了作Rs-R关系图的测量方法，该实验方法具有原理突出、操作简单、运算简洁、实验误差小、物理意义直观等优点.本实验方法在“江苏省高校第9届大学生物理及实验科技作品创新竞赛”得到了评委专家的一致好评，荣获“优秀奖”.

［1］杨述武，杨介信，陈国英.普通物理实验（二、电磁学部分）［M］.3版.北京：高等教育出版社，2000：82-88.

［2］李柏义.谈谈《测定电源电动势和内阻》实验数据的处理［J］.才智，2009，（12）：218.