測電源電動勢

1、第10節(jié) 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻一、知識梳理（一）、實驗目的(1)知道伏安法測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理，進一步理解電源路端電壓隨電流變化的關系。(2)學會根據(jù)圖像合理外推進行數(shù)據(jù)處理的方法。(3)嘗試進行電源電動勢和內(nèi)電阻測量誤差的分析，了解測量中減小誤差的辦法。（二）、實驗原理實驗電路如圖2101所示，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，改變R的阻值，測出兩組U、I的值，根據(jù)閉合電路歐姆定律可列出兩個方程：圖2101EU1I1r和EU2I2r，聯(lián)立可解出E、r的值。（三）、實驗器材待測電池一節(jié)，電流表(00.6 A)、電壓表(03 V)各一塊，滑動變阻器一只，開關一只，導線若干。（四）、實驗步

2、驟(1)選定電流表、電壓表的量程，按照電路圖把器材連接好。(2)把滑動變阻器滑片移到電阻最大的一端(圖2102中左端)。圖 2102(3)閉合電鍵，調節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，讀出電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I，并填入事先繪制好的表格(如下表)。(4)多次改變滑片的位置，讀出對應的多組數(shù)據(jù)，并一一填入表中。實驗序號123456I/AU/V(5)斷開電鍵，整理好器材。（五）、數(shù)據(jù)處理依據(jù)以上實驗步驟測得數(shù)據(jù)，可以用以下兩種方法得到結果。(1)平均值法：利用在實驗中測得6組U、I值，分別組成三組方程組，聯(lián)立解得三個電動勢和三個內(nèi)電阻，分別算出它們的平均值，即E，r。(2)圖像法：以路端電壓U為

3、縱軸、干路電流I為橫軸建立U­I坐標系，在坐標平面內(nèi)描出各組(U，I)值所對應的點，然后盡量多地通過這些點作一條直線，使不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側，則直線與縱軸交點的縱坐標即是電池電動勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距)，直線的斜率大小即為電池的內(nèi)阻r，即r|。（六）、實驗注意事項在實驗時應注意以下五點：(1)電池應選使用過一段時間的半新電池，這樣可以使路端電壓有較大范圍的變化值。(2)閉合開關前，一定要把滑動變阻器滑片移到電阻最大的一端。(3)在電流表有明顯示數(shù)且穩(wěn)定后，再讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I。(4)一般來說電池的電動勢和內(nèi)阻都隨著使用時間的增長而變化，實驗時不要長時

4、間通電，只是在讀數(shù)時讓電路接通，其他時間要斷開電路。(5)該實驗中電流表選00.6 A擋，電壓表選03 V擋。（七）、誤差分析1系統(tǒng)誤差(1)電流表相對于待測電阻(電源內(nèi)阻)外接。圖 2103實測的E和r都小于真實值。(2)電流表相對于待測電阻(電源內(nèi)阻)內(nèi)接。圖 2104E測E真，r測>r真任一種電路都存在系統(tǒng)誤差，若電源內(nèi)阻較小時，不能采用圖2104甲中的測量電路，盡管電動勢的測量值準確，但內(nèi)阻的測量誤差很大，因此要選用圖2103甲中的測量電路。但若電源內(nèi)阻很大，以至于電流表內(nèi)阻可以忽略，如水果電池，則需用圖2104中甲的測量電路。2偶然誤差主要來源于電壓表、電流表的讀數(shù)以及作U&#

5、173;I圖線時描點不準確。二、例題【例】1在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，供選用的器材有：A電流表(量程：00.6 A，RA1 )；B電流表(量程：03 A，RA0.6 )；C電壓表(量程：03 V，RV5 k)；D電壓表(量程：015 V，RV10 k)；E滑動變阻器(010 ，額定電流1.5 A)；F滑動變阻器(02 k，額定電流0.2 A)；G待測電源(一節(jié)一號干電池)、開關、導線若干。(1)請在題中虛線框中畫出能使本實驗測量精確程度高的實驗電路。(2)電路中電流表應選用_，電壓表應選用_，滑動變阻器應選用_。(用字母代號填寫)(3)如圖2107所示為實驗所需器

6、材，請按原理圖連接出正確的實驗電路。圖2107(4)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是_?！纠?】在用電壓表和電流表測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，所用電壓表和電流表的內(nèi)阻分別為1 k和0.1 ，圖2108中為實驗原理圖及所需器件圖。(1)在圖中畫出連線，將器件按原理圖連接成實驗電路。圖2108(2)一位同學記錄的6組數(shù)據(jù)見下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖2108中畫出U­I圖像，根據(jù)圖像讀出電池的電動勢E_V，求出電池內(nèi)阻r_。I(A)0.120.200.310.320.500.57U(V)1.371.321.241.181.101.05(3)若不作出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，用公式EU

7、Ir列方程求E和r，這樣做可能得出誤差很大的結果，其中選用第_組和第_組的數(shù)據(jù)，求得E和r誤差最大?！纠?】在“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，已連接好部分實驗電路。圖2109(1)按如圖2109甲所示的實驗電路，把圖乙中剩余的電路連接起來。(2)在圖乙的電路中，為避免燒壞電表，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于_端(選填“A”或“B”)。(3)圖21010是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U­I圖像，由圖可知，電源的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_?！纠?】某研究性學習小組利用如圖21011甲所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R­圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為

8、電流表讀數(shù)，由此可以得到E_V，r_。圖 21011【例5】甲同學設計了如圖21012甲所示的電路測電源電動勢E及電阻R1和R2的阻值。實驗器材有：待測電源E(不計內(nèi)阻)，待測電阻R1，待測電阻R2，電壓表V(量程為01.5 V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(099.99 )，單刀單擲開關S1，單刀雙擲開關S2，導線若干。(1)先測電阻R1的阻值。請將甲同學的操作補充完整：閉合S1，將S2切換到a，調節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)r和對應的電壓表示數(shù)U1；保持電阻箱示數(shù)不變，_，讀出電壓表的示數(shù)U2，則電阻R1的表達式為R1_。圖21012(2)甲同學已經(jīng)測得電阻R14.8 ，繼續(xù)測電源電動勢E和電阻R2的阻值

9、。該同學的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的 ­圖線，則電源電動勢E_V，電阻R2_。(3)利用甲同學設計的電路和測得的電阻R1，乙同學測電源電動勢E和電阻R2阻值的做法是：閉合S1，將S2切換到b，多次調節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了相應的 ­圖線，根據(jù)圖線得到電源電動勢E和電阻R2。這種做法與甲同學的做法比較，由于電壓表測得的數(shù)據(jù)范圍_(填“較大”“較小”或“相同”)，所以_同學的做法更恰當些。三、練習【課堂練習】1.如圖21013所示，用

10、一只電流表和兩個定值電阻測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，由于未考慮電流表的內(nèi)阻，其測量值E和r與真實值E0和r0相比較，正確的是() 圖21013AEE0，rr0BEE0，rr0CEE0，rr0DEE0，rr02下列給出多種用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)，處理方法既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的是()A測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組EU1I1r和EU2I2r，求出E和rB多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值C測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U­I圖像，再根據(jù)圖像求出E、rD多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E，再

11、用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)阻r3“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，下列注意事項中錯誤的是()A應選用舊的干電池作為被測電源，以使電壓表示數(shù)的變化比較明顯B應選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C移動變阻器的觸頭時，不能使滑動變阻器短路造成電流表過載D根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作U­I圖像時，應通過盡可能多的點畫一條直線，并使不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側4(多選)用如圖21014甲所示的電路來測量電池電動勢和內(nèi)電阻，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖所示的U­I圖線，由圖乙可知()圖21014A電池電動勢的測量值是1.40 VB電池內(nèi)阻的測量值是3.50 C外電路發(fā)生短路時的電流為0.40

12、 AD電壓表的示數(shù)為1.20 V時電流表的示數(shù)I0.20 A5在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于所用電壓表(視為理想電壓表)的量程較小，某同學設計了如圖21015所示的實物電路。圖21015(1)實驗時，應先將電阻箱的電阻調到_。(填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值R010 的定值電阻兩端的電壓U。下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是_。(填“1”或“2”)方案編號電阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，繪出的 ­R圖像是一條直線，若直線的斜率為k，在坐標軸上的截距為b，則該電源的電動勢E_，內(nèi)阻r_。(用k、b和R0表示)06測量“水果電池”的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，將一銅片和一鋅片分別插入同一只蘋果內(nèi)，就構成了簡單的“水果電池”，其電動勢約為1.5 V，可是這種電池并不能點亮額定電壓為1.5 V，額定電流為0.3 A的手電筒上的小燈泡。原因是流過小燈泡的電流太小了，經(jīng)實驗測定電流約為3 mA?，F(xiàn)有下列器材：待測“水果電池”電流表：滿偏電流3 mA，電阻約10 電壓表：量程01.5 V，電阻約1 000 滑動變阻器R1：030 滑動變阻器R2：030 k開關、導線等實驗器材圖21016(1)本實驗選用圖2