电源具有显式内阻，电压表直接测量电源端电压，电流表测外电路电流。串联 4 Ω 保护电阻，使滑片到最小阻值时也不会短路。
学习目标
- 区分电动势与带载时的路端电压
- 用 U = E − Ir 处理多组伏安数据
- 解释电表负载和负载范围对测量结果的影响
实验器材
- 电动势 3.0 V、内阻 2.0 Ω 的电源
- 4 Ω 保护电阻
- 20 Ω 滑动变阻器
- 0–0.6 A 电流表
- 0–3 V 电压表
- 开关与导线
实验准备
- 开关初始断开，滑片位置为 1，保留 4 Ω 保护电阻。电压表直接跨接电源两端，仪表初始为理想模式。
- 把电源参数视为待测值；先根据数据求出 E、r，再与属性中的参数核对。
操作步骤
测量断路端电压
点击“开始”，保持开关断开，记录 I 和 U。理想电压表不取电流，这组读数可用于检验图像的纵截距。
取得多组负载数据
闭合开关，依次把滑片位置设为 1、0.5、0.25、0，记录每组电流与端电压。只改变负载，保持电源 E、r 和保护电阻不变，电流应小于 0.6 A。
由图像求 E 和 r
以 I 为横轴、U 为纵轴作图，画出反映数据趋势的直线。纵截距为 E，斜率的绝对值为 r；也可用两组相距较远的数据计算 r = (U₁−U₂)/(I₂−I₁)，再求 E = U+Ir。
改变真实内阻验证方法
断开开关，把电源内阻改为 1 Ω，再以滑片 1、0.5、0 测量并拟合。比较两条直线的纵截距与斜率，保持电动势仍为 3 V。
复核与结束
断开开关后核对计算值。点击“重置”恢复初始参数与开关状态；再次检查空载端电压及最大负载电流。
观察与记录
- 建议记录：内阻设定、滑片位置、外电阻、I / A、U / V、E−U / V；用至少三组负载数据检验直线关系。
- 只研究负载影响时，控制电源电动势、内阻和仪表模式不变。斜率单位 V/A 等于 Ω。
预期结果
- r = 2 Ω 时，滑片 1、0.5、0.25、0 对应 I 约 0.1154、0.1875、0.2727、0.5000 A，U 约 2.769、2.625、2.455、2.000 V，拟合得到 E ≈ 3.00 V、r ≈ 2.00 Ω。
- 开路时 I = 0、U = 3.00 V。r 改为 1 Ω 后，相同滑片 1、0.5、0 的 I 约 0.1200、0.2000、0.6000 A，U 为 2.880、2.800、2.400 V；直线纵截距保持 3.00 V。
课堂讨论
- 为什么外电阻越小，电流越大而路端电压越低？
- 断路时电压表读数对应哪个物理量？
- 为什么不能为了取得大电流而直接短接电源？
模型与适用范围
- 模型为恒定电动势串联恒定内阻，不描述电池荷电量变化、极化和温升；实物电池的内阻可能随时间和电流改变。
- 电压表若改为有限内阻，它会分流；本接法用外电路电流作图将使测得的 E 和 r 同时偏小。读数舍入和仅取相邻数据求斜率也会放大误差。