目的
测定干电池的电动势与内阻。
变量
- 操纵变量: 从电池取出的电流 I
- 响应变量: 端电压 V
- 固定变量: 同一节干电池
仪器与材料
- 干电池
- 变阻器
- 电流表
- 电压表
- 开关
- 连接导线
步骤
- 把干电池与变阻器、电流表和开关串联，电压表并联在电池两端。
- 把变阻器调到较小电流，然后闭合开关并记录电流 I 和端电压 V。
- 减小变阻器电阻以稍微增大电流，记录新的 I 和 V。
- 在一定电流范围内取五到六组读数，读数之间断开开关。
- 记录每种设置的 I 和 V。
记录数据
记录每种设置的电流 I（A）和端电压 V（V）。保持小数位一致。
图表
以 V（纵轴）对 I（横轴）作图。各点给出斜率为负的直线；V 轴上的截距即电动势，斜率的大小即内阻。
分析
端电压满足 V = ε − Ir。V 对 I 图在 V 轴上的截距给出电动势 ε，斜率的大小给出内阻 r。
注意事项
- 读数之间断开开关，以免耗尽电池。
- 避免取用很大的电流，以免电池发热而改变其特性。
- 开始前检查仪表的零误差。
示例结果及其含义
以下是某节干电池的一组示例读数（请在答卷上清楚标明为示例数据）：
- I / A = 0.20，V / V = 1.48
- I / A = 0.40，V / V = 1.42
- I / A = 0.60，V / V = 1.36
- I / A = 0.80，V / V = 1.30
- I / A = 1.00，V / V = 1.24
当从电池取出的电流增大时，端电压 V 稳定下降。下降的大小就是损失电压，等于电池内阻上的 Ir。
这说明一旦有电流流过，电池就无法把全部电动势输送给外电路：一部分电压消耗在电池内部。
请注意规律是均匀的。电流每增加 0.20 A，V 约下降 0.06 V，因此各读数落在一条直线上。
这样均匀的台阶表明内阻恒定，结果干净且可用。
读图与求出答案
以 V 为纵轴、I 为横轴作图。预期形状是一条向下倾斜的直线，因为 V = ε − Ir。
这条直线给出两个量：V 轴上的截距即电动势 ε，斜率的大小即内阻 r。
求斜率时，在最佳拟合直线上取相距较远的两点画一个大三角形，例如 (0.20 A, 1.48 V) 与 (1.00 A, 1.24 V)：
斜率 = (1.24 − 1.48) V ÷ (1.00 − 0.20) A = −0.24 V ÷ 0.80 A = −0.30 V A⁻¹，故 r = 0.30 Ω。
把直线向后延长到 I = 0 读取截距：ε = 1.48 V + (0.30 V A⁻¹ × 0.20 A) = 1.54 V。所以这节电池的电动势约为 1.54 V，内阻为 0.30 Ω。
评分者看重的要点
保护结果的注意事项：读数之间断开开关以免电池耗尽；避免取用很大的电流，以免电池发热而改变特性；开始前检查两个仪表的零误差。
对于试卷三的科学过程技能，分数来自良好操作，而非运气：
- 取五到六组分布较广的读数，使直线明确。
- 画一条最佳拟合直线，各点在两侧均匀分布。
- 用大三角形求斜率，并注明单位 V A⁻¹。
- 把直线整齐地外推到 I = 0，以截距读出电动势。
- 用正确单位和合理精度写出最终的电动势与内阻。
来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)