Question

实际的电源都有一定的电阻，如干电池，我们需要用它的电压U和电阻r两个物理量来描述它．实际计算过程中，可以把它看成是由一个电压为U、电阻为0的理想电源与一个电阻值为r的电阻串联而成，如图甲所示．实验室有一电源，电源电压约为3V、电阻不到1Ω．为了测量该电源的电压和电阻，现有两个电阻R₁=15Ω，R₂=5Ω，一量程为0.3A的电流表，并设计了如下的两种测量电路：乙和丙．

（1）请选择可行的测量电路______，理由是______；
（2）简要叙述实验步骤：______；
（3）根据测量数据和已知量，得到电源电压U=______，电源内阻r=______．

Answer

（1）由乙电路图可知，当闭合开关S2时，R2与电源的内阻r串联，根据电阻的串联特点和欧姆定律求出此时电路中的电流会大于电流表的量程，故此方案不可行；
（2）由丙电路图可知，当只闭合开关S1时，r、R1、R2串联，电流表测电路中的电流；在闭合开关S2时，R2被短路，电路为R1、r串联，电流表测电路中的电流，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律分别表示出电源的电压，解等式即可求出电源的电压和内阻的阻值，并据此设计实验步骤．
【解析】
（1）若选乙电路图，当闭合开关S2时，R2与电源的内阻r串联，
电路中的电流I===0.5A＞0.3A；
所以此方案不可行，故可行的测量电路为丙．
（2）实验步骤：
①闭合开关S1、S2，读出电流表示数为I1；
②闭合开关S1，断开开关S2读出电流表示数为I2．
（3）因电源的电压不变，则
U=I1（R1+r），
U=I2（R1+R2+r），
联立两式可得：U=，r=．
故答案为：（1）丙；若选择乙图电路中的电流会超过电流表的量程；
（2）①闭合开关S1、S2，读出电流表示数为I1；
②闭合开关S1，断开开关S2读出电流表示数为I2；
（3）；．