用朗威DIS传感器测量电源的电动势和内电阻

实验调试场景

1 引言

最近一段时间以来，笔者终于实现了“实验自由”。春节前，学校为工作室购进朗威DIS数字化传感器一套，让工作室的实验条件由“农耕时代”一下子进入了“信息时代”。其实，这是学校购买的第三套朗威DIS数字化传感器，只不过这套归工作室专用而已。

先前讲授这部分内容时，总是使用演示电表，一边操作电路，一边读取数据，一边描点连线，耗时费力，参与度小，可见度差。

此次实验探究，电压、电流数据在大屏幕上实时动态显示，伏安曲线动态绘制，现场选取数据区间，拟合直线，利用斜率和截距获取内阻和电动势信息，那画面感真是棒棒的。

2 实验实施

此次实验，使用的新电池，由内阻太小，将新电池和变阻箱组了等效电源。电压和电流的测量都使用了多量程数字传感器，控制电路的滑动变阻器使用的是老式的滑动变阻器，很有历史感。

等效电源

电压、电流传感器

3 数据分析

此次实验，电压和电流是自动读取的，伏安特性曲线是自动绘制的，省时省力，特别适合课堂教学。

尽管如此，由于笔者是第一节课，还是有机会提前20分钟进教室调试设备的。

我的学生啥时候见过如此神奇的设备？这些设备他们以前仅仅是在教材和试卷上见过，今天实物在手，那份爽的感觉就别提了。

他们每个人都瞪大了双眼，中排的学生已经站立，后排的学生已经站在了凳子上，还有学生已经搬着凳子围坐在了实验台的周围。

我们获得了一条十分完美的电源伏安特性曲线。

电源伏安特性曲线

我们对电源的伏安特性曲线做线性拟合，得到拟合方程式为u=0.0168I+2.9602。

需要指出的是，电压的单位是伏特，而电流的单位是毫安。

显然，电源的电动势为2.9602伏特，而等效电源的内阻为16.8欧姆。由于和电源串联的变阻器的阻值是10欧姆，所以电池的实际内阻为6.8欧姆。

4 结论

经过此次实验探究，师生发现电源的伏安特性曲线果真是一条倾斜的直线。

这个结论以前只是停留在想象中，而这次，这个结论却出在我们自己的手中。