测量电池的电动势和内阻课件.ppt
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- 测量 电池 电动势 内阻 课件
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1、电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻实验九:测定电源的电动势和内阻实验九:测定电源的电动势和内阻主题内容要求电路欧姆定律电阻定律电阻的串联、并联闭合电路的欧姆定律电功率、焦耳定律实验实验七:测定金属的电阻率 实验八:描绘小电珠的伏安特性曲线 实验十:练习使用多用表 实验十一:传感器的简单使用1观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路 中的作用;中的作用;2初步了解多用电表的原理,通过实际操作学会使用多用电表初步了解多用电表的原理,通过实际操作学会使用多用电表3通过实验,探究决定导线电阻的因素,知道电阻定律;通过实验,探究决定导线电阻的
2、因素,知道电阻定律;4知道电源的电动势和内阻,理解闭合电路的欧姆定律;知道电源的电动势和内阻,理解闭合电路的欧姆定律;5测定电源的电动势和内阻;测定电源的电动势和内阻;6知道焦耳定律,了解焦耳定律在生活、生产中的作用;知道焦耳定律,了解焦耳定律在生活、生产中的作用;7通过实验观察门电路的基本作用,初步了解逻辑电路的基通过实验观察门电路的基本作用,初步了解逻辑电路的基 本原理以及在自动控制中的作用;本原理以及在自动控制中的作用;8初步了解集成电路的作用,关注我国集成电路以及元器件初步了解集成电路的作用,关注我国集成电路以及元器件 研究的发展情况。研究的发展情况。1.U-I法法如图所示,改变如图所
3、示,改变R的阻值,从电压表和电的阻值,从电压表和电流表中读出几组流表中读出几组I、U值,利用闭合电路欧姆值,利用闭合电路欧姆定律定律U=E-Ir求出几组求出几组E、r值,最后分别算出值,最后分别算出它们的平均值它们的平均值.rIUE11rIUE22212112IIIUIUE2112IIUUr由用作图法来处理数据:即在坐标纸上以用作图法来处理数据:即在坐标纸上以I为横坐标、为横坐标、U为纵坐标,用测出的几组为纵坐标,用测出的几组I、U值值画出画出U-I图象图象.如图所示如图所示.所得直线跟纵轴的交点即为电动势的值,所得直线跟纵轴的交点即为电动势的值,图线斜率的绝对值即为内电阻图线斜率的绝对值即为
4、内电阻r的值的值.真真真测EErRREVV真真真测rrrRRrVV真rRV误差分析:我们知道实际电压表可以等效为理想电压表和电阻RV的并联,对于U-I法中的图1电路,其误差的主要来源是电流表的读数小于实际的总电流,所以图1可等效为下面图7电路。虚线部分可等效为一个电源,电压表测的是等效电源的路端电压,电流表测的是等效电源的总电流,故该电路测的是等效电源的电动势和内阻。根据等效电源知识有:因,故该电路误差极小。误差分析:我们知道实际电流表可以等效为理想电流表和电阻RA的串联,对于U-I法中的图2电路,其误差的主要来源是伏特表的读数小于实际的路端电压,所以图2可等效为下面图8电路。虚线部分可等效为
5、一个电源,电压表测的是等效电源的路端电压,电流表测的是等效电源的总电流,故该电路测的是等效电源的电动势和内阻。根据等效电源知识有:真测EE 真真测rrRrA在在“测定电池电动势和内阻测定电池电动势和内阻”的实验中,(的实验中,(1)第一组同学利用如图第一组同学利用如图1-a实验电路进行测量,电压表实验电路进行测量,电压表应选择量程应选择量程 (填(填“3V”或或“15V”),实验后得),实验后得到了如图到了如图1-b所示的图象,则电池内阻为所示的图象,则电池内阻为 。(2)第二组同学也利用图)第二组同学也利用图1-a的电路连接测量另一节的电路连接测量另一节干电池,初始时滑片干电池,初始时滑片P
6、在最右端,但由于滑动变阻器在最右端,但由于滑动变阻器某处发生断路,合上电键后发现滑片某处发生断路,合上电键后发现滑片P向左滑动一段向左滑动一段距离距离x后电流表才有读数,于是该组同学分别作出了后电流表才有读数,于是该组同学分别作出了电压表读数电压表读数U与与x、电流表读数、电流表读数I与与x的关系图,如图的关系图,如图1-C所示,则根据图象可知,电池的电动势为所示,则根据图象可知,电池的电动势为 ,内阻为内阻为 。在在“测定电池电动势和内阻测定电池电动势和内阻”的实验中,(的实验中,(1)第一组同学利用如图第一组同学利用如图1-a实验电路进行测量,电压表实验电路进行测量,电压表应选择量程应选择
7、量程 (填(填“3V”或或“15V”),实验后得),实验后得到了如图到了如图1-b所示的图象,则电池内阻为所示的图象,则电池内阻为 。(2)第二组同学也利用图)第二组同学也利用图1-a的电路连接测量另一节的电路连接测量另一节干电池,初始时滑片干电池,初始时滑片P在最右端,但由于滑动变阻器在最右端,但由于滑动变阻器某处发生断路,合上电键后发现滑片某处发生断路,合上电键后发现滑片P向左滑动一段向左滑动一段距离距离x后电流表才有读数,于是该组同学分别作出了后电流表才有读数,于是该组同学分别作出了电压表读数电压表读数U与与x、电流表读数、电流表读数I与与x的关系图,如图的关系图,如图1-C所示,则根据
8、图象可知,电池的电动势为所示,则根据图象可知,电池的电动势为 ,内阻为内阻为 。3V1.51.5V1 (1)当用图)当用图1-a的实验装置进行测量时,由的实验装置进行测量时,由于一节干电池的电动势为于一节干电池的电动势为1.5V,所以电压表量程,所以电压表量程应选应选3V;从图;从图1-b中的中的 图象可知,图线的斜率表图象可知,图线的斜率表示干电池的内阻,即为示干电池的内阻,即为 5.130.000.145.1IUr(2)由图)由图1-c可知当电路中电流表的示数为零时,可知当电路中电流表的示数为零时,电压表示数为电压表示数为1.5V,即干电池的电动势为,即干电池的电动势为1.5V;当路端电压
9、为当路端电压为1.35V时,电路中电流为时,电路中电流为0.15A,则,则电池内阻为电池内阻为 115.035.15.1IUrr 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用如图学用如图2-a所示电路探究硅光电池的路端电压所示电路探究硅光电池的路端电压U与通过电与通过电池的电流池的电流I的关系。图中的关系。图中R0为已知的定值电阻,电压表视为已知的定值电阻,电压表视为理想电压表。为理想电压表。(1)若电压表)若电压表V2的读数为的读数为U0,则,则I=A;(2)实验一:用一定强度的光照射硅光电池,调节)实验一:用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动
10、变阻器,通过测量得到该电池的滑动变阻器,通过测量得到该电池的U-I曲线曲线a,如图,如图2-c所示。由此可知电池内阻所示。由此可知电池内阻 (填(填“是是”或或“不是不是”)常数,短路电流为常数,短路电流为 mA,电动势为,电动势为 V;(3)实验二:减小实验一中光的强度,重复实验,)实验二:减小实验一中光的强度,重复实验,测得测得U-I曲线曲线b,如图,如图2-c所示。当滑动变阻器的电阻为某所示。当滑动变阻器的电阻为某值时,若实验一中的路端电压为值时,若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路。则实验二中外电路消耗的电功率为消耗的电功率为 mW(计算结果保留两位有效数字)。(计算结果保
11、留两位有效数字)。(1)根据欧姆定律可知)根据欧姆定律可知(2)路端电压)路端电压 ,若,若r为常数、为常数、则则U-I图为一条不过原点的倾斜的直线,由曲线图为一条不过原点的倾斜的直线,由曲线a可知电池内阻可知电池内阻 常数;当常数;当U=0时的电流为时的电流为短路电流,短路电流约为短路电流,短路电流约为I0=295A0.295mA;当电流当电流I0时路端电压等于电源电动势时路端电压等于电源电动势E,电源,电源电动势约为电动势约为 V。00RUI IrEU不是不是2.672.U-R法法如图如图电路电路3、4所示所示,改变,改变R的阻值,从电的阻值,从电压表中读出几组压表中读出几组R、U值,利用
12、闭合电路欧姆定值,利用闭合电路欧姆定律律E=U+r求出几组求出几组E、r值,最后分别算出它值,最后分别算出它们的平均值们的平均值.也可作出也可作出1/U1/R图象去求解。图象去求解。RUrRUUE111rRUUE22221122121)(RURURRUUE21122121)(RURUUURRr由公式法公式法图象法图象法真真真测EErRREVV真真真测rrrRRrVV对于对于U-R法测定电池的电动势和内阻,其误差同理可得与法测定电池的电动势和内阻,其误差同理可得与U-I法中图法中图1电路的误差类同电路的误差类同,。甲同学设计了如图甲同学设计了如图3-a所示的电路测电源电动势所示的电路测电源电动势
13、E及及电阻电阻R1和和R2的阻值。实验器材有:待测电源的阻值。实验器材有:待测电源E(不计内不计内阻阻),待测电阻,待测电阻R1,待测电阻,待测电阻R2,电压表,电压表V(量程为量程为1.5V,内阻很大内阻很大),电阻箱,电阻箱R(0-99.99),单刀单掷开关,单刀单掷开关S1,单,单刀双掷开关刀双掷开关S2,导线若干。(,导线若干。(1)先测电阻)先测电阻R1的阻值。的阻值。请将甲同学的操作补充完整:闭合请将甲同学的操作补充完整:闭合S1,将,将S2切换到切换到a,调节电阻箱,读出其示数调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数和对应的电压表示数U1,保,保持电阻箱示数不变,持电阻箱示数不
14、变,_,读出电压表的示数,读出电压表的示数U2。则电阻则电阻R1的表达式为的表达式为R1=_。(。(2)甲同学已经)甲同学已经测得电阻测得电阻R14.8,继续测电源电动势,继续测电源电动势E和电阻和电阻R2的阻的阻值。该同学的做法是:闭合值。该同学的做法是:闭合S1,将,将S2切换到切换到a,多次调,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了图,由测得的数据,绘出了图3-b所示的图线,则电源所示的图线,则电源电动势电动势E _ V,电阻,电阻R2 _。(。(3)利用甲同学设计的电路和测得的电阻利用甲同学设计的电路
15、和测得的电阻R1,乙同学测电源,乙同学测电源电动势电动势E和电阻和电阻R2的阻值的做法是:闭合的阻值的做法是:闭合S1,将,将S2切换切换到到b,多次调节电阻箱,读出多阻电阻箱示数,多次调节电阻箱,读出多阻电阻箱示数R和对应和对应的电压表示数的电压表示数U,由测得的数据,绘出了相应的图线,根由测得的数据,绘出了相应的图线,根据图线得到电源电动势据图线得到电源电动势E和电阻和电阻R2。这种做法与甲同学。这种做法与甲同学的做法比较,由于电压表测得的数据范围的做法比较,由于电压表测得的数据范围_(选(选填填“较大较大”、“较小较小”或或“相同相同”),所以),所以 (填(填“甲甲”或或“乙乙”)同学
16、的做法更恰当些。)同学的做法更恰当些。RUI11122RRUIRUUUR112121RRRUUEERERRU111217.01EVE33.12.421ERR621RR 2.12R3.I-R法法如图如图电路电路5、6所示所示,改变,改变R的阻值,从电的阻值,从电流表中读出几组流表中读出几组R、I值,利用闭合电路欧姆定值,利用闭合电路欧姆定律律E=IR+Ir求出几组求出几组E、r值,最后分别算出它值,最后分别算出它们的平均值们的平均值.也可作出也可作出 1/I R图象去求解。图象去求解。由公式法公式法图象法图象法)(11rRIE)(22rRIE212121)(IIRRIIE211122IIRIRI
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