《實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》精品課件

1、2.9 2.9 實(shí)驗(yàn)：測定電池實(shí)驗(yàn)：測定電池 的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的電動(dòng)勢和內(nèi)阻一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律E=E=U+IrU+IrE=UE=U1 1+I +I1 1r rE=UE=U2 2+I +I2 2r r求出求出E E、r r電壓表、電流表測電壓表、電流表測U U、I I思考：思考：有沒有其他方法？有沒有其他方法？U=IRU=IR電流表、兩個(gè)定值電阻電流表、兩個(gè)定值電阻I=U/RI=U/R電壓表、兩個(gè)定值電阻電壓表、兩個(gè)定值電阻二、實(shí)驗(yàn)方案和電路圖二、實(shí)驗(yàn)方案和電路圖1 1、用電壓表、電流表測電池的、用電壓表、電流表測電池的E E、r r2 2、用電流表、定值電阻

2、測電池的、用電流表、定值電阻測電池的E E、r r電阻箱電阻箱AV3 3、用電壓表、定值電阻測電池的、用電壓表、定值電阻測電池的E E、r r電阻箱電阻箱二、實(shí)驗(yàn)方法二、實(shí)驗(yàn)方法1 1、水果電池、水果電池優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)阻較大內(nèi)阻較大缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：內(nèi)阻易變化內(nèi)阻易變化2 2、測出多組作圖求解、測出多組作圖求解實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1 1：按原理圖連接實(shí)物圖：按原理圖連接實(shí)物圖AVSR2、把變阻器的滑片移到一端使電阻值最大把變阻器的滑片移到一端使電阻值最大3 3、閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表的讀、閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表的讀 數(shù)有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓數(shù)有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓 表

3、的示數(shù)，用同樣的方法測量并記錄幾表的示數(shù)，用同樣的方法測量并記錄幾 組組U U，I I值值。4 4、斷開電鍵，整理好器材、斷開電鍵，整理好器材三、數(shù)據(jù)處理三、數(shù)據(jù)處理方法一：公式法方法一：公式法 改變改變R R的阻值，從電流表和電壓表中讀取的阻值，從電流表和電壓表中讀取兩組兩組I I、U U的值，代入方程組聯(lián)立求解，多測量幾的值，代入方程組聯(lián)立求解，多測量幾次次I I、U U的值，算出的值，算出E E、r r取平均值取平均值. . rIUErIUE22112112211221IIUUrIIUIUIE方法二：圖象法方法二：圖象法在坐標(biāo)紙上以在坐標(biāo)紙上以軸為橫坐標(biāo)，軸為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，用測出幾組

4、的為縱坐標(biāo)，用測出幾組的，值畫出值畫出圖像圖像 所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢E E的值，圖的值，圖線的斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)阻的值。線的斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)阻的值。UrkIOI/AU/V.E.EIr短0I/AU/VEI短短（1）圖象在縱軸上的截距為電源的電動(dòng)勢）圖象在縱軸上的截距為電源的電動(dòng)勢E（2）圖象在橫軸上的截距為短路電流）圖象在橫軸上的截距為短路電流I短短（U=0）（3）圖象的斜率為電源內(nèi)阻的負(fù)圖象的斜率為電源內(nèi)阻的負(fù)值值k=-r=E/I短短=UI 一一位位同學(xué)記錄的同學(xué)記錄的6 6組數(shù)據(jù)見表。根據(jù)數(shù)據(jù)畫出組數(shù)據(jù)見表。根據(jù)數(shù)據(jù)畫出UI圖線。圖線。 I/A U/

5、V0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.05圖像法圖像法rIUE11rIUE22U/I/畫出畫出UI圖線后，根據(jù)圖線判斷電池的圖線后，根據(jù)圖線判斷電池的電動(dòng)勢電動(dòng)勢E= ，內(nèi)阻，內(nèi)阻 r = . .1.48V0.76 VI/A76. 0063. 000. 148. 1tanIUkr I/A U/V0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.05（2 2）連線時(shí)，應(yīng)使圖線通過盡可能多的點(diǎn)，）連線時(shí)，應(yīng)使圖線通過盡可能多的點(diǎn)，使不在直線上的使不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，點(diǎn)均勻分布在直線的兩

6、側(cè)，偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。（1 1）縱軸的刻度可以不從零開始縱軸的刻度可以不從零開始，橫坐標(biāo)，橫坐標(biāo)必須從必須從0 0開始。開始。 圖像法：畫圖像法：畫UI 圖線注意事項(xiàng)圖線注意事項(xiàng)真實(shí)值真實(shí)值測量值測量值誤差分析誤差分析: :誤差分析：誤差分析：真實(shí)值真實(shí)值測量值測量值3 3、系統(tǒng)誤差原因分析、系統(tǒng)誤差原因分析r 測測 r真真 AV甲AV乙E測測 E真真E測測 = E真真1U.2U-.真真E測測EIU1VI2VI1I2I1U.2U.測測EIU1AU2AU1I2I真真真真測測rRvRvrr真真真真測測ErRvRvEARrr真測真真測測EE 00E rAR1 R2 例例

7、1. 如圖示的電路中，如圖示的電路中，R1 、R2為為標(biāo)準(zhǔn)電阻，測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電阻，測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)，如果偶然誤差可以忽略不計(jì)，阻時(shí)，如果偶然誤差可以忽略不計(jì)，則電動(dòng)勢的測量值則電動(dòng)勢的測量值 真實(shí)值，內(nèi)真實(shí)值，內(nèi)阻的測量值阻的測量值 真實(shí)值，產(chǎn)生誤真實(shí)值，產(chǎn)生誤差的原因是差的原因是 。等于等于偏大偏大電流表有內(nèi)阻電流表有內(nèi)阻 例例2 2. .如圖是測量電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于如圖是測量電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于誤差的說法，正確的是誤差的說法，正確的是 ( )( )A .A .由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值；小于真實(shí)值

8、；B. B. 由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值；大于真實(shí)值；C. C. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值；小于真實(shí)值；D. D. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值；大于真實(shí)值； C C例題：例題：現(xiàn)有器材：量程為現(xiàn)有器材：量程為10.0mA、內(nèi)阻約內(nèi)阻約3040的電流表一個(gè)，定值電阻的電流表一個(gè)，定值電阻R1=150，定值電阻定值電阻R2=100 ，單刀單擲開關(guān)單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線導(dǎo)線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電若干。要求利

9、用這些器材測量一干電池（電動(dòng)勢約動(dòng)勢約1.5V）的電動(dòng)勢。的電動(dòng)勢。（1）按要求在實(shí)物圖上連線。）按要求在實(shí)物圖上連線。（2） 用已知量和直接測得量表示的待測電用已知量和直接測得量表示的待測電動(dòng)勢的表達(dá)式為動(dòng)勢的表達(dá)式為= ，式中各直接測得，式中各直接測得量的意義是：量的意義是： .R1 R2R1 R2 （1 1）連圖：左圖只用）連圖：左圖只用R R1 1接入電路；右圖用接入電路；右圖用R R1 1和和R R2 2串串聯(lián)接入電路。聯(lián)接入電路。 22121RIIII（2） I1是外電阻為是外電阻為R1時(shí)的電流，時(shí)的電流， I2是外電阻為是外電阻為R1和和R2串聯(lián)時(shí)的電流串聯(lián)時(shí)的電流.測量原理測量

10、原理：mAR1mAR2R1E=I1（R1+ Rg+ r） E=I2（ R1+ R2+ Rg+ r） 聯(lián)立聯(lián)立 解得解得22121RIIIIE注意注意：若只用：若只用R2接在電路中，則電流將超過電接在電路中，則電流將超過電 流表的量程，所以用流表的量程，所以用 R1和和R2串聯(lián)接入電路。串聯(lián)接入電路。 解答解答：四、注意四、注意1 1、測干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，應(yīng)選用舊電池、測干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，應(yīng)選用舊電池舊舊電池的內(nèi)阻較大，以使電壓表示數(shù)變化明顯電池的內(nèi)阻較大，以使電壓表示數(shù)變化明顯2 2、用電壓表和電流表測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，應(yīng)、用電壓表和電流表測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，應(yīng) 選用安培表的外接法

11、選用安培表的外接法3 3、U=0U=0時(shí)的電流為短路電流時(shí)的電流為短路電流4 4、根據(jù)圖象求、根據(jù)圖象求E E、r r誤差較小誤差較小1 1、用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，下、用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，下列注意事項(xiàng)中錯(cuò)誤的是列注意事項(xiàng)中錯(cuò)誤的是 ( ) ( ) A A應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源，以使電壓表應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源，以使電壓表示數(shù)的變化比較明顯示數(shù)的變化比較明顯 B B應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表 C C移動(dòng)變阻器的觸頭時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路移動(dòng)變阻器的觸頭時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過載造成電流表過載 D D

12、根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作U U一一I I圖象時(shí)，應(yīng)通過盡圖象時(shí)，應(yīng)通過盡可能多的點(diǎn)畫一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致可能多的點(diǎn)畫一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)均勻分布在直線兩側(cè)例題例題B2、下面給出多種用伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處下面給出多種用伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法，其中既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是理方法，其中既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是 （ ） A A測出兩組測出兩組I I、U U的數(shù)據(jù)，代人方程組：的數(shù)據(jù)，代人方程組：E EU U1 1十十I I1 1r r和和E EU U2 2十十I I2 2r r，求出求

13、出E E和和r rB B多測幾組多測幾組I I、U U的數(shù)據(jù)，求出幾組的數(shù)據(jù)，求出幾組E E、r r，最后分別求出其最后分別求出其平均值平均值C C測出多組測出多組I I、U U的數(shù)據(jù)，畫出的數(shù)據(jù)，畫出U UI I圖象，再根據(jù)圖象求圖象，再根據(jù)圖象求E E、r rD D多測出幾組多測出幾組I I、U U數(shù)據(jù)，分別求出數(shù)據(jù)，分別求出I I和和U U的平均值，用電壓的平均值，用電壓表測出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢表測出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢E E，再用閉合電路歐姆再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻。定律求出內(nèi)電阻。C3 3、測量電源、測量電源B B的電動(dòng)勢的電動(dòng)勢E E及電阻及電阻r r（E E約

14、為約為4.5V4.5V，r r約為約為1.51.5） 器材：量程器材：量程3V3V的理想電壓表、量程的理想電壓表、量程0.5A0.5A的電流表（具有一定內(nèi)阻）、固的電流表（具有一定內(nèi)阻）、固定電阻定電阻R=4R=4、電鍵、電鍵K K、滑線變阻器、滑線變阻器RR、導(dǎo)線若干、導(dǎo)線若干要求：要求： 畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖（圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)或字畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖（圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出）母標(biāo)出） 實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I I1 1時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U U1 1，當(dāng)電，當(dāng)電 流表讀數(shù)為流表讀數(shù)為I I2 2時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U

15、 U2 2，則可以求出則可以求出E= _E= _ r= _ r= _（用（用I I1 1、I I2 2、U U1 1、U U2 2及及R R表示）表示）（1 1）電路如圖所示：）電路如圖所示：AVKBRR211221IIUIUIE2）（RIIUUr2112 例例3. 如圖是測量電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于誤差的說法，正確如圖是測量電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于誤差的說法，正確的是的是 ( )A .由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí) 值；值；B. 由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值；由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值

16、；C. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值；由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值；D. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值；由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值； vA解：解： E = U + Ir ， I=(IA +U/RV) ，由于電壓表的分流作用由于電壓表的分流作用，對(duì)于每個(gè)電壓值，對(duì)于每個(gè)電壓值U1 ，測得的電流測得的電流IA小于總電流小于總電流I1，U越大，越大，I A跟跟I1相差越大，相差越大， 畫出的圖線應(yīng)為實(shí)線所示：畫出的圖線應(yīng)為實(shí)線所示：UIU1IAI1所以內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值。所以內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值。C練習(xí)練習(xí)

17、某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻，某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻，已知干電池的電動(dòng)勢約為已知干電池的電動(dòng)勢約為1.5V1.5V，內(nèi)阻約內(nèi)阻約11，電壓表電壓表(0-(0-3V,3k),3V,3k),電流表電流表(0-0.6A,1.0),(0-0.6A,1.0),滑動(dòng)變阻器有滑動(dòng)變阻器有R R1 1(10 2A)(10 2A)和和 R R2 2(100 0.1A)(100 0.1A)各一只各一只; ;(1)(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 ( (選填選填R R1 1或或R R2 2).).(2)(2)在乙圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路在乙圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路. .(3)(3)在實(shí)驗(yàn)中測得多組電壓和電流值在實(shí)驗(yàn)中測得多組電壓和電流值, ,得到如圖丙所示的得到如圖丙所示的U-IU-I圖線圖線, ,由圖線可較準(zhǔn)確求出該電源電動(dòng)勢由圖線可較準(zhǔn)確求出該電源電動(dòng)勢E=E= V; V; 內(nèi)阻內(nèi)阻r=r= .1.50 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA圖甲圖甲圖乙圖乙R11.50圖線的斜率為圖線的斜率為0.7/0.37=1.