实验 13．1

[目的]研究闭合电路中端压和内电压的变化关系。

[器材]电压表 2 个，变阻器，电键，干电池，盛有氯化锌溶液的玻璃缸，导线。

[步骤]

  1. 把干电池的整张锌皮剥下[图 13-3(a)]，用纱布和棉线把干电池芯扎好[图 13-3(b)]，然后把包好的干电池芯和摊开的锌皮浸没在玻璃缸的氯化锌溶液里[图 13-3(c)]作实验用的电源。电源的正极是电池芯中的碳棒，负极是锌皮。

图 13-3(a)(b)(c)

  1. 按图 13-4 所示的电路图连接电路，把测量端压的电压表 V 连接在电源的正、负极上，把测量内电压的电压表 V′连接在插在两极附近的两个探针上。

图 13-4

  1. 接通电路，记下电压表 V 和 V′的读数。

  2. 改变变阻器的电阻，记下电压表 V 和 V′的读数。再重复一次，把测得的三组端压和内电压数据记录在表格上。

  3. 断开电路，记下开路时电压表 V 和 V′的读数。[记录]

V

[结果]

  1. 闭合电路的端压和内电压都随着外电路电阻的变化而 。在误差允许的范围内，内、外电路上电压之和是一个 。

  2. 外电路断开时，端压达到最大值，内电压为 ，但内、外电路上电压之和仍为 。

实验表明，同一电源组成不同的闭合电路，内、外电路上电压之和是一个恒量，这个恒量用 E 表示。E 的数值等于断路时的端压。

不同电源，E 的数值也不同。可见 E 的数值是由电源的性质决定的， 我们把它叫做电源的电动势。电源的电动势等于断路时的端压，电动势的单位跟电压的单位相同。一节干电池的电动势为 1.5V，一只铅蓄电池的电动势为 2V，伏打电池的电动势是 1V，碱性的铁镍电池的电动势是 1.3V， 而硅光电池（图 13-5）每组的电动势是 41.5V，每只新型的镍镉电池和银锌电池的电动势分别为 1.2V 和 1.5V。

图 13-5

电动势和内、外电路上电压的关系可以用如下的公式表示

E＝U 外+U 内。在上式的每一项中乘上电流 I，可以得到

IE＝IU 外+IU 内，

IU 外是电源的输出功率，也是外电路上消耗的功率，用 P 外表示，IU 内是电源内部消耗的功率，用 P 内表示，它们的和 IE 是电源的总功率，用 P 总表示，即

P 总=P 外+P 内。

上式表明了在内、外电路中电能转化为其他形式能的功率分配情况。