物理课件：测量电源的电动势和内阻.ppt

1、4.24.2 测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻1 1.用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻.2 2.进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解 3 3.进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法.上一节，我们用电压表直接测出了可调内阻电池上一节，我们用电压表直接测出了可调内阻电池的内电压和外电压。的内电压和外电压。外内EUU 以及闭合电路的欧姆定律，可以对电动势以及闭合电路的欧姆定律，可以对电动势E E和内电阻和内电阻r r进行测量。但是，许多情况下是不可行的。进行测量。但是，许

2、多情况下是不可行的。比如现在有一个干电池，如何测出其电动势和内电阻呢？比如现在有一个干电池，如何测出其电动势和内电阻呢？根据根据得出思路：得出思路：从闭合电路的表达式，可以看出里面既有电动势从闭合电路的表达式，可以看出里面既有电动势E E也有内电阻也有内电阻r r。因此，我们只要设计合适的电路，能。因此，我们只要设计合适的电路，能够得出关于电动势够得出关于电动势E E和内电阻和内电阻r r的方程组，就能够求的方程组，就能够求出电动势出电动势E E和内电阻和内电阻r r。注意：注意：一般情况下，我们认为某一电池的电动势一般情况下，我们认为某一电池的电动势E E和内电和内电阻阻r r是不变的。是不

3、变的。1.1.根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律 ，则路端电压则路端电压 外EUIr外UEIr2.2.改变负载电阻，可得到不同的路端电压改变负载电阻，可得到不同的路端电压.E E，r r不变不变负载负载R R增大增大电流电流I I减小减小U U内内减小减小U U外外增大增大3.3.在电路中接入的负载电阻分别是在电路中接入的负载电阻分别是R R1 1、R R2 2时，对应的时，对应的在电路中产生的电流为在电路中产生的电流为I I1 1、I I2 2，路端电压为，路端电压为U U1 1、U U2 2，则，则代入，可获得一组方程：代入，可获得一组方程：从而计算出：从而计算出：2112UUrII

4、122112IUI UEII11UEI r22UEI r4.4.为减小误差，实验中至少测出为减小误差，实验中至少测出6 6组组U U、I I值，且变值，且变化范围要大些，然后在化范围要大些，然后在UIUI图中描点作图，所得直图中描点作图，所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻即为内阻r r的值如图所示的值如图所示实验仪器实验仪器和导线、坐标纸、和导线、坐标纸、铅笔。铅笔。电流表电流表开关开关电压表电压表滑动变阻器滑动变阻器电池电池实验步骤实验步骤(1)(1)连接电路，开始开关应处于连接电路，开始开关应处于断开断开状态状态,滑动变阻

5、器滑动变阻器阻值调到最大阻值调到最大.(2)(2)检查检查:电表的指针是否指零，选择合适量程。电表的指针是否指零，选择合适量程。AVKE,r(3)(3)闭合电键，闭合电键，调节滑动变阻器滑片的位置调节滑动变阻器滑片的位置，读出，读出 电流电流I I、电压、电压U U的值的值,重复重复 6 6 次次,列表记录列表记录.(4)(4)整理好器材整理好器材,利用利用公式公式或或U-IU-I图象图象处理记录的数据处理记录的数据,求出电源的求出电源的E E和和r.r.次数次数123456电流电流I I电压电压U U注意事项注意事项(1)(1)电池的选择电池的选择:为使实验中为使实验中U U随随I I的变化

6、明显，应选用的变化明显，应选用内阻较大内阻较大的电池，的电池，可以可以用旧些的干电池用旧些的干电池，但过旧的电池虽然内阻大，但电动，但过旧的电池虽然内阻大，但电动势不稳定，也不宜使用势不稳定，也不宜使用.(2)(2)防止电池极化防止电池极化:电路中的电流较大时电池极化现象比较严重，会导致电路中的电流较大时电池极化现象比较严重，会导致电动势明显下降和内阻明显增大电动势明显下降和内阻明显增大.因此通电时间越短越好，因此通电时间越短越好，读完数据立即切断电源，要特别注意测量时读完数据立即切断电源，要特别注意测量时绝不允许负载绝不允许负载短路短路.(3)(3)作作U-IU-I图象时的注意点图象时的注意

7、点:用作图法时，滑动变阻器阻值应在用作图法时，滑动变阻器阻值应在几欧几欧至至几十欧几十欧的较大范围内的较大范围内变化，使各组数据差别大些，实验数据变化，使各组数据差别大些，实验数据要多取几组，要多取几组，由于读数时偶然误差的存在，描出的点不完全在由于读数时偶然误差的存在，描出的点不完全在同一直线上同一直线上.（4 4）干电池内阻较小时，）干电池内阻较小时，U U的变化较小，此时，坐标图的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如下图甲所示的状况，使下部大面积空中数据点将呈现如下图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用为此，可使纵坐标不从零开始而是根据间得不到利用为此，可使纵坐标不从零开始而是根据

8、测得的数据从某一恰当值开始测得的数据从某一恰当值开始(横坐标横坐标I I必须从零开始必须从零开始)，如下图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的如下图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小此时图线与横轴交点不表示短路电流而图线误差减小此时图线与横轴交点不表示短路电流而图线与纵轴的截距仍为电动势要在直线上任取两与纵轴的截距仍为电动势要在直线上任取两个相距较远的点，用个相距较远的点，用r r 计算出电池的内阻计算出电池的内阻r.r.IU甲甲乙乙误差分析误差分析1 1、本实验中，存在的系统误差是由于、本实验中，存在的系统误差是由于电压表的分流电压表的分流引起。引起。斜率斜率k k的绝

9、对值的绝对值=r=r0UI测量值测量值真实值真实值2 2、由、由U-IU-I图线可知，该实验图线可知，该实验的测量结果将导致电源的电的测量结果将导致电源的电动势动势E E和内阻和内阻r r都都偏小偏小。1.1.在在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验的实验中，提供的器材有：中，提供的器材有：A A干电池一节干电池一节 B B电流表电流表(量程量程0.6 A)0.6 A)C C电压表电压表(量程量程3V)D3V)D开关开关S S和若干导线和若干导线E E滑动变阻器滑动变阻器R R1 1(最大阻值最大阻值20 20，允许最大电流，允许最大电流1 A

10、)1 A)F F滑动变阻器滑动变阻器R R2 2(最大阻值最大阻值300 300，允许最大电流，允许最大电流0.5 A)0.5 A)G G滑动变阻器滑动变阻器R R3 3(最大阻值最大阻值1 000 1 000，允许最大电流允许最大电流0.1 A)0.1 A)(1)(1)按右图所示电路测量干电池按右图所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选的电动势和内阻，滑动变阻器应选_(_(填写代号填写代号)为使测量尽可能精确，用笔画线为使测量尽可能精确，用笔画线代替导线将如图所示的实物图连接代替导线将如图所示的实物图连接成实验电路成实验电路(已连接了部分线已连接了部分线)，要，要求变阻器的滑动触头

11、滑至最右端时，求变阻器的滑动触头滑至最右端时，其使用电阻值最大其使用电阻值最大(2)(2)实验步骤：实验步骤：按实验要求连接好电路闭合开关前把变阻器的滑按实验要求连接好电路闭合开关前把变阻器的滑动触头滑至一端，使接入电路的阻值最大；动触头滑至一端，使接入电路的阻值最大；闭合开关，调节滑动变阻器，使闭合开关，调节滑动变阻器，使_的指针有的指针有明显偏转，读取明显偏转，读取_和和_的示数用同样的示数用同样方法测量多组数据；方法测量多组数据；断开开关，整理好器材；断开开关，整理好器材；数据处理数据处理(3)(3)将实验测得的数据标在如图所示的坐标图中，请作出将实验测得的数据标在如图所示的坐标图中，请

12、作出UIUI图线，由此求得待测电池的电动势图线，由此求得待测电池的电动势E E_ V_ V，内，内电阻电阻r r_.(_.(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)解析：解析：滑动变阻器不要选阻值过大的，因为阻值过大滑动变阻器不要选阻值过大的，因为阻值过大不便于调节，当然要保证电流不超过额定值，所以选不便于调节，当然要保证电流不超过额定值，所以选R R1 1；调节滑动变阻器，使电流表示数有明显偏转，读；调节滑动变阻器，使电流表示数有明显偏转，读取电压表和电流表示数，由图像知取电压表和电流表示数，由图像知E=1.50VE=1.50V，则，则 U UI I图线中，与纵轴的交点就是图线中，与纵轴的

13、交点就是电动势，斜率就是内阻电动势，斜率就是内阻E1.5r1.88,I0.8 短答案：答案：见解析见解析2.2.某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示所示 实验次数实验次数1 12 23 34 45 5R()R()4.04.010.010.016.016.022.022.028.028.0I(A)I(A)1.001.000.500.500.340.34

14、0.250.250.200.201/I(A1/I(A1 1)1.01.02.02.02.92.94.04.05.05.0(1)(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作_(_(选填选填“R RI”I”或或“R R1/I”)1/I”)图象；图象；(2)(2)利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象；利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象；（3)3)由图象可知，该电池的电动势由图象可知，该电池的电动势E E_ V_ V，内，内阻阻r r_ _；(4)(4)利用该实验电路测出的电动势利用该实验电路测出的电动势E E测测和内阻和内阻r r测测与真实值与真实值E

15、 E真真和和r r真真相比，理论上相比，理论上E E测测_E_E真真，r r测测_r_r真真(选选填填“”、“”或或“”)解析：解析：根据闭合电路欧姆定律有根据闭合电路欧姆定律有E EI(RI(Rr)r)，得，得R R r r，若作出，若作出R RI I图象，图线为曲线，无法根据图线的截图象，图线为曲线，无法根据图线的截距和斜率求出电源电动势距和斜率求出电源电动势E E和电源内阻和电源内阻r.r.若作出若作出R R1/I1/I图图象，则图线为直线，图线斜率等于电源的电动势，与象，则图线为直线，图线斜率等于电源的电动势，与R R轴轴截距的绝对值为截距的绝对值为r.r.若考虑电流表内阻，则若考虑电

16、流表内阻，则E EI(RI(RR RA Ar)r)，所以所以E E测测E E真真，r r测测r r真真EI答案：答案：(1)R(1)R1/I1/I(2)(2)如图如图(3)6.0(5.8(3)6.0(5.86.26.2都正确都正确)2.0(1.82.0(1.82.22.2都正确都正确)(4)(4)3 3、测定电池电动势还有另外两种方法、测定电池电动势还有另外两种方法:用电阻箱及一用电阻箱及一只电表只电表(电压表或电流表电压表或电流表),),试画出测量的电路图试画出测量的电路图,需要需要测定的实验数据，写出计算电动势及内阻的表达式。测定的实验数据，写出计算电动势及内阻的表达式。AKE,rRVKE,rR112221I RI RrII121221()I IRREII12122112()R R UUrU RU R12122112()UU RREU RUR1.1.实验原理及电路选择实验原理及电路选择2.2.数据处理方法及误差分析数据处理方法及误差分析 人生是考场，你撕去一张日历时，就是交上了一份答卷。