电源和电流电动势测试
测量电源的电动势和内阻的方法及误差分析
测量电源的电动势和内阻的方法及误差分析介绍在电学中，我们经常需要测量电源的电动势和内阻。
电动势是指电源的电压，是电源对外提供电能的能力。
内阻是电源内部的电阻，是电器运行时电源内部阻碍电流流动的程度。
这两个参数对于了解电源的性能和正确使用电器都非常重要。
本文将介绍测量电动势和内阻的简单方法和常见误差。
测量电动势直流电源我们一般使用万用表来测量电源的电动势。
如果是直流电源，直接将电表的钳形口连接到电源的正负极即可。
在测量前，一定要先检查电源的电压范围，保证电表的量程足够。
如果电源的电动势很小，我们还可以使用放大器来放大信号。
交流电源如果是交流电源，我们一般需要使用交流电压表进行测量。
把表的两个钳形口分别接到电源上，就能得到电源的电动势。
测量内阻理论基础测量电源内部电阻的方法有很多，其中一种简单的方法是用电桥；而另一种更易于实现的方法是测量空载电压和负载电压差异。
这种方法的原理是基于欧姆定律和基尔霍夫电压定律。
下面我们就来介绍具体方法。
空载电压空载电压是指在电源未连接任何负载时电压大小，因此它等于电源的电动势。
我们可以通过万用表测量电源的空载电压。
满载电压当具有电阻的负载电路连接到电源时，相对于空载条件下的电源电动势，电源的电压会下降。
该电压被称为负载电压。
我们可以通过万用表测量电源在负载电路下的电压。
计算内阻假设电源的电动势为E，其内阻为r。
那么，当电源供电到电阻R上时，电路的总电流为I。
应用基尔霍夫电压定律可得：E = V_R + V_r其中，V_R = IR表示电流通过电阻能产生的电势降；V_r = Ir表示流经电源内阻的电流所导致的电压下降。
在测量内阻时，我们假设负载电流已知，从上述公式中可以得到内阻的表达式：r = (E - V_R) / I误差分析在使用上述方法测量电源内阻时，会有一些误差，主要表现为以下两个方面：1.测量误差测量误差来源于万用表的量程误差和内部电阻。
当对于小电流测量时，电表内部分压和电流表内部电阻的影响将非常明显。
电源的电动势可以用电压表测量
1.电源的电动势可以用电压表测量。
测量的时候，电源不要接到电路中去，用电压表测量电源两端的电压，所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。
如果电源接在电路中，用电压表测得的电源两端的电压就会小于电源的电动势。
这是因为电源有内电阻。
在闭合的电路中，电流通过内电阻r有内电压降，通过外电阻R有外电压降。
电源的电动势δ等于内电压Ur和外电压UR之和，即δ=Ur+UR 。
严格来说，即使电源不接入电路，用电压表测量电源两端电压，电压表成了外电路，测得的电压也小于电动势。
但是，由于电压表的内电阻很大，电源的内电阻很小，内电压可以忽略。
因此，电压表测得的电源两端的电压是可以看作等于电源电动势的。
可能的原因有很多，其中包括：1：测量回路断路；2:E和Ex的极性不对顶；2.3：RAB上的全部电压降小于Es,Ex二者中的一个3.就像我们测高度一样，常说海拨多少米，就是以海平面为基点，高出海平面为正，低于海平面为负，测电动势时也是这个道理，至于怎么样定标，那因情况而定，一般以能良好的接地点为0基点。
霍尔效应1要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁徙率高，电阻率ρ=1/σ亦较高）的材料，就金属而言，µ和ρ均很低，因而其霍尔系数很小，不能用来制作霍尔元件。
半导体µ高，ρ适中，是制作霍尔元件的理想材料。
所以霍尔元件的制备材料一般是半导体而不是金属2霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。
一般用于电机中测定转子转速,如录象机的磁鼓,电脑中的散热风扇等;是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用.传感器啊，速度传感器、加速度传感器之类的，霍尔元件应用范围很广的电表的改装与矫正..1. 标称误差指的是电表的读数与准确值的差异，包括电表在构造上各种不完善因素引入的误差。
为了确定标称误差，用改装电表和一个标准电表同时测量一定的电流或电压，从而得到一系列的对应值，这一工作称为电表的校准。
关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析
关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析电源电动势和内阻是电源的两个重要参数，测量它们的准确性对于电源的性能评估和电路设计非常重要。
本文将介绍几种测量电源电动势和内阻的常用方法，并对其可能存在的误差进行分析。
一、电源电动势的测量方法1.直接测量法：直接连接一个高阻抗的电压表或电势计来测量电源的电动势。
这种方法简单直接，但在实际应用中存在一些误差。
首先，电源内部可能存在一些电流泄漏，这会导致测量值偏小。
其次，电表的内阻会影响电路的等效电路，如果电表内阻比电源的内阻大，则会导致电源电动势的测量值偏大。
另外，直接测量法还需要保证测量电阻的阻值尽可能大，以减小测量误差。
2.伏安法测量法：通过测量电源的开路电压和短路电流，并利用欧姆定律计算电源电动势。
这种方法的测量结果与直接测量法相比更准确，因为电源的内阻可以通过计算得到。
但仍然存在一些误差，比如电源在实际使用时可能存在的内阻变化，以及测量过程中可能引入的接触电阻。
3.电桥法：电桥法是一种精确测量电源电动势的方法。
它通过将电源与标准电阻组成一个电桥电路，调节电桥平衡使得电桥两侧电压为零，从而计算电源电动势。
电桥法的精度高，而且可以消除电表内阻对测量结果的影响。
但在实际应用中，电桥法要求使用高精度的标准电阻和电压表，且操作较为繁琐。
二、电源内阻的测量方法1.空载法：空载法是一种简单直接的测量电源内阻的方法。
它通过直接测量电源在空载状态下的开路电压和负载接入后的电压降，然后根据欧姆定律计算内阻。
但空载法只适用于内阻较小的电源，且测量结果容易受到电缆电阻和接触电阻的影响。
2.负载法：负载法是一种通过改变电源负载的方式测量内阻的方法。
它通过在电源输出端接入不同负载，并测量不同负载下的电压和电流，然后应用欧姆定律计算内阻。
负载法的准确性更高，能够排除空载法中存在的接触电阻和线路电阻的误差。
但负载法在实际应用中需要注意负载的选择，避免电源过载或短路。
三、误差分析在电源电动势和内阻的测量中，存在一些常见的误差源1.电表误差：电表本身的精度和内阻会对测量结果产生影响。
测电源电动势和内阻实验报告
测电源电动势和内阻实验报告实验名称：测电源电动势和内阻实验目的：掌握测量电源电动势和内阻的方法，了解电源的实际特性及其参数。
实验仪器：数字万用表，电流表，电阻箱，直流电源。
实验原理：根据欧姆定律和基尔霍夫定律，可以得出电源电动势与电池内阻的计算公式。
电源电动势U=E-Ir；其中，E表示电源电动势，I表示电路中的电流，r表示电池的内阻。
内阻的计算公式为：r=(E-U)/I。
实验步骤：1、将电阻箱调整到最大电阻，断开输出端，使电源仅提供开路电压U0。
2、连接电路：将电源的正极接到正极线圈的一端，电源负极和电阻箱依次接在另一根导线上，再接在负极线圈一端。
3、用万用表测量正负极线圈间的电压U1，即电动势E。
4、打开电路，用万用表测量电路中的电流I。
5、再用万用表测量电路中的电压U2，即终端电压。
6、根据公式计算内阻r=(E-U2)/I，得出结果。
7、将电阻箱的电阻分别减小数倍，重复以上步骤，测量内阻。
实验结果与分析：第一次测量得到电动势E=12V、电流I=0.5A、终端电压U2=11.5V，计算得到内阻r=(E-U2)/I=1Ω。
第二次测量时，将电阻减小到一半，得到的内阻为0.5Ω。
第三次测量时，将电阻减小到1/3，得到的内阻为0.333Ω。
由此可知，当电路中电流增大时，电池的内阻也随之减小。
而当电路中电流较小时，电池的内阻相应地较大。
实验结论：1、本实验通过实验测量的结果说明，电池的内阻会影响到电路中的电流和电压。
2、本实验中得到的电池内阻值随着电路中电流增大而逐渐减小。
3、本实验结果表明，电池内阻对电池的使用寿命和性能有重要影响。
因此，在电池选择和使用过程中，应该充分考虑其内阻值。
测量电动势的电动势测量实验
测量电动势的电动势测量实验标题：电动势测量实验：从定律到实验准备及过程的详细解读和应用引言：电动势是描述电源在单位正电荷上所做的功，是电流产生的推动力。
准确测量电动势对于电源性能评估和电路设计至关重要。
本文将详细介绍测量电动势的电动势测量实验，包括实验准备、过程及实验结果的应用和其他专业性角度的分析。
一、实验准备：1. 理论依据：电动势的测量基于基尔霍夫定律和欧姆定律。
- 基尔霍夫定律：在由多个分支组成的闭合电路中，电路中各支路中的电流的代数和等于零。
- 欧姆定律：电压等于电流与阻抗（电阻）的乘积。
2. 实验材料和设备：- 电池：提供电源，可选择干电池或蓄电池。
- 电压表（或万用表）：测量电动势的电压。
- 变阻器：用于调节电路中的阻抗，以便测量不同电压下的电动势。
- 连接线：将电池、电压表和变阻器连接为电路。
3. 实验过程：步骤1：准备电路，将电池正极与电压表的正极相连接，电池负极与变阻器相连，最后将变阻器与电压表的负极相接。
步骤2：打开电路开关，调节变阻器，提供不同的电阻值，并记录相应的电压值。
步骤3：根据记录的电压值和相应的电阻值，使用欧姆定律计算电流值。
步骤4：根据基尔霍夫定律，将各个电流值相加，得到电动势的测量结果。
二、实验分析和应用：1. 实验结果的应用：通过电动势测量实验，我们可以：- 评估电池性能：测量电池的电动势可以判断电池的容量、寿命和质量，以及确认电源是否满足设计需求。
- 电路设计与优化：准确测量电动势有助于电路的设计、分析和优化，包括选择合适的电源、阻抗匹配和功耗控制等。
2. 专业性角度分析：- 测量精度与误差：实验中应注意减小误差，例如通过多次测量取平均值，选择高精度的测量仪器，以及避免电路中的漏电和短路等问题。
- 电源内阻考虑：实验中，电源内阻对实际输出电动势产生影响。
应根据电源类型和测量要求，选择适当的内阻调节方式或进行校正。
- 温度效应和其他影响因素：电流和电动势的测量受温度和其他环境因素的影响。
测电源电动势和内阻的几种方法
测电源电动势和内阻的几种方法、伏安法一一用电压表和电流表测量电源的电动势和内阻原理：用电流表和电压表分别测出电源的电流和电压，然后由闭合电路的欧姆定律列方程组求现电源的电动势和内阻；或者通过描点作出电源的U―― I图象，再根据图象来求电源的电动势和内电阻。
误差分析：用图象法，如图所示，第一种方法：E测VE真，r测＜r真第二种方法：E测=E真，r测＞「真例1 （2005年全国卷I）测量电源B的电动势E及内阻r （E约为4. 5V, r约为1. 5Q）。
器材：量程3V 的理想电压表V，量程0. 5A的电流表A （具有一定内阻），固定电阻R=4 Q，滑线变阻器R '，电键K，导线若干。
①画出实验电路原理图。
图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中，当电流表读数为11时，电压表读数为U1 ;当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。
则可以求出E= ______________________ ,r= _____________ 。
（用11 , I2 , U1, U2及R表示）例2 （2007宁夏卷）禾U用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：干电池：电动势约为1.5 V，符号电压表：量程1 V,内阻998.3 Q ,符号电流表：量程1 A,符号滑动变阻器：最大阻值99999.9 Q，符号单刀单掷开关1个，符号导线若干①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的（）倍，电阻箱的阻值应为（）。
、伏阻法一一用电压表和电阻箱来测量电源的电动势和内阻原理：如图所示，通过改变电阻箱的阻值来改变电源的端电压，将电压和电阻值代入闭合电路欧姆定律表达式，列方程组来求得电源的电动势和内电阻。
当然也可以通过欧姆定律求出电路中的电流，然后通过描点作出电源的U――I图象来求出电源的电动势和内阻。
测电源的电动势和内阻
数据记录与处理
01
将实验中测量的数据记录在实验 报告中，包括电流、电压和电阻 值。
02
根据测量的数据，利用欧姆定律 计算出电源的内阻，并分析误差 来源。
04
实验结果分析
数据处理与误差分析
数据处理
通过测量电源在不同负载下的电压和电流，绘制电压与电流的关系图，并利用线性拟合得到直线的斜率和截距， 从而计算出电源的电动势和内阻。
分析
根据测量结果，分析电动势和内阻的大 小及变化趋势，判断电源的性能和特性 。
VS
讨论
结合实验结果，讨论实验过程中可能存在 的误差来源及改进方法，提高实验结果的 可靠性和精度。同时，也可以探讨不同类 型电源的电动势和内阻特性，为实际应用 提供参考。
05
实验总结与思考
实验收获与体会
01 掌握了电源电动势和内阻的测量原理和方法 。
分析方法
对实验结果进行分析，比较不同实验条件下的电动势和内阻值，探究电源性能的 变化规律。同时，还可以对实验误差进行分析，了解误差来源和减小误差的方法 。
02
实验原理
电动势的定义和测量方法
电动势
电源的电动势是指电源将其他形式的 能转化为电能的本领，在数值上等于 非静电力将单位正电荷从电源负极经 电源内部移送到正极时所做的功。
误差分析
根据测量过程中可能存在的误差来源，如电压表、电流表和电源的内阻等，对测量结果进行误差分析，判断测量 结果的可靠性和精度。
电动势和内阻的测量结果
电动势
通过线性拟合得到的直线斜率即为 电源的电动势，单位为伏特（V）。
内阻
通过线性拟合得到的直线截距即为 电源的内阻，单位为欧姆（Ω）。
测定电源的电动势和内阻(实验报告)
1．偶然误差?
（1）由读数不准和电表线性不良引起误差．?
（2）用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．?
（3）测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化
2．系统误差——由于电压表分流作用影响而导致的误差．
如图甲所示，在理论上E＝U＋（IV＋IA）r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压．而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差．
1
2
3
4
5
6
U/V
I/A
实验数据分析处理
实验结论
实验注意事项
1、为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的干电池）．?
2、要测出不少于6组的（I，U）数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值．?
3、干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势E会下降，内阻r会增大，故每次读完数立即断电。
实验报告
姓名：
班级：年级班
实验时间：实Leabharlann 名称测定电源的电动势和内阻
实验目的
1．掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法．
2．学会用图象法求电源的电动势和内阻．
实验器材
电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等．
实验原理
由闭合电路欧姆定律有E=U+Ir，改变R阻值，测出两组U、I值，解方程组即可解出E和r.。为减小偶然误差，可测多组U、I值，求出多个E、r值，然后求E、r的平均值。或根据测出的多组U、I值，画U-I图象，由图线的纵截距和斜率的绝对值找出E、r。
4、画U-I图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。??
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《电源和电流、电动势》测试卷
班级姓名得分
第一卷(选择题共30分)
一．选择题（共10小题；每题3分，共30分。
在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。
全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1．对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件，才能在导体中产生恒定的电流（）A．有可以自由移动的电荷；
B．导体两端有电压；
C．导体两端有方向不变的电压；
D．导体两端有方向不变，且大小恒定的电压。
2．铅蓄电池的电动势为2V，这表示（）
A．电路中每通过1C电量，电源把2J的化学能转变为电能
B．蓄电池两极间的电压为2V
C．蓄电池能在1s内将2J的化学能转变成电能
D．蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池（电动势为1．5V）的大
3．一架半导体收音机，电池供电的电流是8mA，也就是说（）
A．1h电池供给1C的电量
B．1000s电池供给8C的电量
C．1s电池供给8C的电量
D．1min电池供给8C的电量
4．关于电流，下列说法中哪些是正确的（）
A、通电导线中自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率；
B、金属导线中电子运动的速率越大，导线中的电流就越大；
C、电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向；
D、国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位。
5．有一横截面积为S的铜导线，流径其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在△t时间内，通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为（）A．nvs/△t ；
B．nv△t ；
C．I△t/e ；
D．I△t/se 。
6．对于有恒定电流通过的导体，下列说法正确的是（）
A．导体内部的电场强度为零
B．导体是个等势体
C．导体两端有恒定的电压存在
D．通过导体某个截面的电量在任何相等的时间内都相等
7．关于电动势，下列说法中正确的是（）
A．在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向
B．在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同
C．电动势的方向是电源内部电势升高的方向
D．电动势是矢量
8．下列关于电源的说法中正确的是（）
A、电源电动势的大小，等于电源没有接入电路时电源两极间的电压的大小，所以当电源接入电路时，电动势大小将发生变化；
B、闭合电路中，并联在电源两端的电压表的示数就是电源电动势的值；
C、电源的电动势是表示电源把其它形式的能转化为电能的本领的大小的物理量；
D、在闭合电路中，电源的内电压就等于电源两端的电压。
9．关于电流，下列说法中正确的是（）
A．通过导线截面的电量越多，电流越大
B．电子运动的速率越大，电流越大
C．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大
D．因为电流有方向，所以电流是矢量
10．有关电动势的说法中正确的是：（）
A．电源的电动势反映了电源将电能转化为其它形式的能的本领
B．电源提供的电能越多，电源的电动势越大
C．电源的电动势越大，也就是电源内的储存的电越多
D．当电路中通过1库仑电量时，电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值
班级姓名得分
第二卷(非选择题共70分)
二．填空题（共10小题，每题2分，共20分。
把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。
）
11．电源是把______能转化为______能的装置，电动势是描述电源这种本领的物理量，它的单位是________，它是_______（填标量或矢量）。
12．在一条通有恒定电流的导线中，电流是I。
如果每个电子的电量用e表示，那么，在时间t内通过该导线某一横截面的自由电子数等于__________。
13．导体中的电流是5μA，那么在内有______ C的电荷定向移动通过导体的横截面，相当于______个电子通过该截面。
14．在学校实验室的示波器中，电子枪两秒内发射了6×1013个电子，则示波管中的电流大小为。
15．设金属导体的横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动速度为v，那么在时间t内通过某一横截面积的自由电子数为______；若电子的电量为e，那么在时间t内，通过某一横截面积的电量为______；若导体中的电流I，则电子定向移动的速率为______。
16．银导线的横截面积S=4mm2，通以I=2A的电流。
若每个银原子可以提供一个自由电子，则银导线每单位长度上的自由电子数的计算式n= ，计算的结果是n=____ 个/m。
已知银的密度ρ=×103kg/m3，摩尔质量M=108g/mol，阿伏加德罗常数N A=×1023mol-1，计算结果取一位有效数字。
17．在氢原子模型中，电子绕核的运动可视为一个环型电流。
设氢原子中电子沿半径为r的圆形轨道上运动，已知电子的质量为m，电子的电量为e，则其等效电流的电流强度等于________。
18．在横截面积为0.5m的电解液中，（1）若5s内沿相反方向通过此横截面的正、负离子的电量均为5C ，则电解液中的电流强度为________A，（2）若5s内到达阳极的负离子和达到阴极的正离子均为5C，则电流强度为_______A 。
19．在某次闪电中，持续的时间约，所形成的平均电流约6×104A。
若闪电过程中流动的电量以0.5A的电流通过电灯，可供灯照明的时间为s
20．在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U作用下被加速，且形成电流为I的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。
设电子质量为m，电量为e，进入加速电场之前的初速不计，则t秒内打在荧光屏上的电子数为。
三．计算题（共5小题，其中第21题8分，第22题8分，第23题10分，第24题
12分，第25题12分，共50分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。
有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
）21．氢原子核外只有一个电子，它绕氢原子核运动一周的时间约为×10-16s，则电子绕核运动的等效电流多大？
22．由于摩托车等燃油放出的尾气对环境有一定的影响，所以电动车已是许多家庭的首选。
已知电动自行车的电源是三组蓄电池，若每组蓄电池的电动势为2V。
现有一辆电动自行车须充电，问当非静电力移动5×105 C的电量时，使用了多少电能？
23．某电解池，如果在1s钟内共有5×1018个二价正离子和×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是多少？
24．某品牌的MP3使用的电源是一节7号干电池，当它正常工作时，其工作电流为0.3A。
某同学在一次使用该MP3时，若他用了10s，则这段时间内电池将多少化学能转化为电能？
25．一根铜导线，横截面积为1.0mm2，载有安电流,已知铜导线内自由电子的密度n=×1028个/m3，每个电子电量为×10-19C，试求：铜导线中自由电子定向移动的速度为多大?
参考答案
1、D
2、A D
3、B
4、D
5、A C
6、C D
7、A B C
8、C
9、C
10、D
11、其他形式的，电，伏特，标量
12、It/e
13、×10-5，1×1014
14、×106 A
15、nsvt，ensvt，I/ens
16、ρSNA/M，2×1023
17、
18、（1）2A，（2）1 A 。
19、600s
20、It/e
21、×10-4A
22、3×106J
23、
24、3.2A
25、×10-5m/s。