实验目的
掌握测定电池的电动势和内电阻的方法。
实验原理
用电流表和电压表测出电流和路端电压，再闭合电路欧姆定律来求出电池的电动势和内阻。
实验器材
被测电池（干电池）、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线等。
实验步骤
1.确定电流表、电压表的量程，按图所示电路把器材连接好；
2.把变阻器的滑动片移到一端使连入电路和阻值最大；
3.闭合电键、调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数；
4.用同样方法测量并记录几组I、U值；
5.断开电键，整理好器材；
6.根据测得的数据绘制U-I图线，所得图线的延长线与轴交点即为电动势，图线斜率的绝对值即为电池的内阻，也可用解方程组的方法计算出的值。
通过设计电路，分别用电流表和电压表测出电路电流和路端电压，根据闭合电路欧姆定律即可求出电池的电动势和内电阻。由实验的电路图通过两次测量可解得电池内阻：
，电动势：
。也可以多测几组数据，通过U-I图像求解。所得图线的延长线与U轴交点即为电动势，图线斜率的绝对值即为电池的内阻。
本实验是电学中的重要实验之一，涉及到电路的设计和连接、器材的选择、数据的处理、误差的分析等问题，这些都是电学实验中常考的内容。此外，本实验还会有多种变式，如除了用伏安法测定电池的电动势和内电阻外，还可以用电阻箱代替安培表与滑线变阻器或用电阻箱代替伏特表和滑线变阻器完成该实验。
1、在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，一位同学记录了6组数据（如下表）。
（1）根据数据选定下列供选用仪器，并按本实验要求：
电流表量程选_____A，电压表量程选______V。滑动变阻器选___________Ω。
①干电池（U=1.5V）；
②直流电流表（0~0.60A挡，内阻0.1Ω），（0~3.00A挡，内阻为0.02Ω）；
③直流电压表（0~3.00V挡，内阻5kΩ），（0~15.0V挡，内阻为25kΩ）；
④滑动变阻器（0~10Ω，允许最大电流为1.00A）；
⑤滑动变阻器（0~1000Ω，允许最大电流0.60A）；
⑥开关一个，导线若干。
在图1实物图中按所选规格连线。
（2）根据记录数据在图2所示的坐标纸上作U-I图线，并根据图线求出E=______，r=___________。
2、如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内电阻的实验中，由于未考虑电流表的内阻，其测量值ε和r与真实值ε0和r0相比较，正确的是 （ ）
A. ε=ε0，r=r0 B. ε>ε0，r<r0 C. ε=ε0，r>r0 D. ε>ε0，r>r0
3、在做测量干电池的电动势和内电阻的实验时，备有下列器材可供选用：
A. 干电池一节（电动势约1.5V）；B. 直流电流表（量程为0~0.6A~3A，0.6A挡内阻为0.10Ω，3A挡内阻为0.025Ω）；C. 直流电压表（量程为0~3V~15V，3V挡内阻为5kΩ，15V挡内阻为25kΩ）；D. 滑动变阻器（阻值范围为0~15Ω，允许最大电流为1A）；E. 滑动变阻器（阻值范围为0~1000Ω，允许最大电流为0.5A）；F. 开关；G. 导线若干根；H. 电池夹。
（1）将选定的器材按本实验要求的电路（系统误差较小），在图1所示的实物图上连线。
（2）如图2所示，电流表指针停止在图示位置，量程取0.6A挡时读数为______；量程取3A挡时读数为______。 电压表指针停在图2所示位置，量程取3V挡时读数为_____；量程取15V挡时读数为_______。
（3）根据实验记录，画出的U-I图象如图3所示，可得待测电池的内电阻为______Ω。
（4）按本实验要求的电路测出的
和
与真实值比较：
_______ 
，
_____ 
。（填“>”、“<”或“=”）
1、分析：（1）根据记录数据和电流、电压有效数字位数，电流表选0.60A量程，电压表选3.OOV量程，变阻器选择0~10Ω。实物连线如图3所示。
由图象知，第2、4、6组数据均偏离在直线两侧，第1、3、5组数据测得较准。第2、4、6组数据在图线之外，对由图线求电动势和内阻没有产生误差影响，因此用图象法求电池的电动势要优于用计算法求电池的电动势和内阻。因为用计算法时，各组数据均参与运算。
由图线知E=1.45V，r=tana= 
2、分析：测电源电动势和内电阻有三种方法：一是用电流表和电压表来测量；二是用一只电压表来测量，三是用一只电流表来测量。当不考虑电流表内阻RA的影响时，由全电路欧姆定律，得
ε=I1R1+I1r ①
ε=I2R2+I2r ②
联立①、②解得 
，
当考虑RA影响时，由全电路欧姆定律，得，
ε0=I1（R1+RA+r0） ③
ε0=I2（R2+RA+r0） ④
联立③④解得
， 
比较两组结果，知ε0=ε，r0<r。选项C正确。
3、解析：（1）连接如图。首先是仪器选择，只有一节干电池，故电压表选C（0~3V），整个实验电路中的电流只要不造成短路现象，电流也不会超过0.6A，且在此实验中电池放电电流不宜过大，以在O.6A内为宜，故电流表量程应选B中的0~0.6A。由以上知，滑动变阻器宜选D（0~15Ω）。然后是要用的开关（F）、导线（G）和电池夹（H）。其次是电路选择，题目要求系统误差较小，应采用如图3-48所示电路（尽管这种电路不宜采用，但题目特别强调要求系统误差较小），再次就是连接线路，将电池、电键、滑动变阻器、电流表等接成串联电路，最后将电压表接在滑动变阻器两接线柱上。
（2）电流表读数为（0.6A量程时）0.29A（指针超过半刻度，按1个刻度数读出），0~3A量程时，应读数为1.45A.电压表取0~3V量程时，读数为0.65V，取0~15V量程时，读数为3.4V。
（3）由图线知E=1.5V，I=0.7A，所以 
（4）由电路图知E测=E真，而r测=r真+rA，所以r测>r真。
关于电池
干电池的外壳上，两端标着+、-的符号，中间注明“电压1.5V”的字样，表明它的电极和电压。干电池的外壳是一个用锌做成的筒，里面装着化学药品，锌筒中央立着一根碳棒，碳棒顶端固定着一个铜帽。
干电池内由于发生化学变化，碳棒上聚集了许多正电荷，锌筒表面上聚集了许多负电荷。碳棒和锌筒叫做干电池的电极，聚集正电荷的碳棒叫正极，聚集负电荷的锌筒叫负极。干电池外壳上符号+、-分别表示电池的正极和负极。
“电压1.5V”表示电池两极之间的电压是1.5伏 。什么是电压? 可以用水流的情况来比喻说明。
如果打开开关，在水管中就要形成由水塔向用户流动的水流。这是因为水塔的水面比用户高， 从而在连接两者的水管中产生了水压。抽水机的作用是不断地把水从低处抽到水塔高处，使水塔处的水位总比用户处高，保持两者之间有一定的水压，从而使水不断地流动。
当用导线把小灯泡连接到电池的两极之间时，小灯泡亮了，表明电路里有了电流。电路里的自由电荷之所以能发生定向移动形成电流，是因为电源的正极有多余的正电荷，电源的负极有多余的负电荷，从而在电路上产生了电压。电源的作用跟抽水机相似， 它不断使正电荷聚集在正极上，负电荷聚集在负极上，保持两极间有一定的电压，使连接导体中不断有电流通过。这个分解过程直到里面的介质用完的时候，电池也就耗尽了!
电池的内阻：是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。包括欧姆内阻、电化学极化内阻和离子迁移内阻等等。欧姆内阻主要是指由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、装配等有关。电化学极化电阻和离子迁移极化电阻是指电池的正极与负极在进行电化学反应时极化所引起的内阻。就镍氢充电电池来说，电池的内阻一般随容量的增大而减小，充电态比放电态小。
电池的额定容量：指在一定放电条件下，电池放电至截止电压时放出的电量。电池容量的单位有Ah，mAh（1Ah=1000mAh）。
［注：容量的计算方法： C（容量）=I（电流）•T（时间） 例如：一只 50AA2000 电池用1C放电54分钟，放电容量： 2000mA•54/60 小时 =1800mA h.］
依照本实验原理，测量出两组U、I值便可计算出电池的电动势ε和内电阻r。这样做虽然简单省事，但是误差太大。如何减小实验误差，我们应从哪些方面进行努力?