4-2測電源電動勢內(nèi)電阻

1、4-2測電源電動勢內(nèi)電阻4-2測電源電動勢內(nèi)電阻1、伏安法：E=U+Ir2、I-R(電流表)法：3、U-R(電壓表)法：一、實(shí)驗(yàn)原理AvvA用U-I圖像分析 U=E-Ir1、伏安法：E=U+Ir2、I-R(電流表)法：3、U-R(1、電路選擇及誤差分析AVS甲RAVS乙R甲圖：乙圖：實(shí)驗(yàn)時采用甲圖所示電路誤差較小誤差來源于電壓表的分流作用誤差來源于電流表的分壓作用二、伏安法電路和器材的選擇2、儀器選擇：安培表：0-0.6A伏特表:0-3V滑動變阻器:選用阻值較小的,最大阻值10-201、電路選擇及誤差分析AVS甲RAVS乙R甲圖：乙圖：實(shí)驗(yàn)時1：按原理圖連接實(shí)物圖三、實(shí)驗(yàn)步驟AVS甲R2、把變

2、阻器的滑片移到一端使電阻值最大3、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表 的示數(shù),用同樣的方法測量并記錄幾組 U,I值4、斷開電鍵,整理好器材1：按原理圖連接實(shí)物圖三、實(shí)驗(yàn)步驟AVS甲R2、把變阻器的滑方法一：公式法改變R的阻值，從電流表和電壓表中讀取兩組I、U的值，代入方程組聯(lián)立求解，多測量幾次I、U的值，算出E、r取平均值. 四、數(shù)據(jù)處理方法二：圖象法 在坐標(biāo)紙上以軸為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，用測出幾組的，值畫出圖像 所得直線跟縱軸的交點(diǎn)表示斷路狀態(tài)； R=，I=O，U內(nèi)=0，U外=E。 即縱軸上的截距表示電源的電動勢E。OI/AU/V.E.方法一：公式法改變R的

3、阻值，從電流表和電壓表中讀取兩組I、U在橫軸上的截距表示電源的短路電流狀態(tài)；圖象斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害如果直線與橫軸沒有交點(diǎn)或縱軸的起點(diǎn)不是零。01.51.00.80.40.60.21.11.21.31.4UI不考慮在橫軸上的截距表示電源的短路電流狀態(tài)；圖象斜率的絕對值表五、注意事項(xiàng)（1）本實(shí)驗(yàn)在電鍵閉合前，變阻器滑片應(yīng)置于阻值最大位置處（2）使用內(nèi)阻較大一些的舊電池。在實(shí)驗(yàn)中不要將電流調(diào)得太大，每次讀完數(shù)后立即斷電，以免使電動勢和內(nèi)阻發(fā)生變化（3）要測出不小于6組、數(shù)據(jù)，且變化范圍要大一些（4）畫圖線時，應(yīng)使圖線通過僅可能多的點(diǎn)，并使不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直

4、線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。（5）畫U-I 圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)?shù)闹甸_始（但橫坐標(biāo)必須從0開始)但這時圖線與橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動勢E，圖線的斜率的絕對值仍為內(nèi)阻r.五、注意事項(xiàng)（1）本實(shí)驗(yàn)在電鍵閉合前，變阻器滑片應(yīng)置于阻值最六、誤差分析 (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實(shí)驗(yàn)電路有兩種如圖甲、乙所示，圖甲考慮電壓表的分流作用，大致畫出U-I真實(shí)圖線 甲圖中電壓表的示數(shù)是準(zhǔn)確的，電流表的示數(shù)比通過電源的實(shí)際電流小，所以本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的.E測E真，r測r真，為了減小這個誤差，電阻R的

5、取值應(yīng)小一些，所用電壓表的內(nèi)阻應(yīng)大一些.UIU1IAI實(shí)短路時， I測=I真； 一般情況， I測r真，為了減小這個誤差，電阻R的取值應(yīng)大一些，所用電流表的內(nèi)阻應(yīng)小一些.A測量值與真實(shí)值對比乙圖中測量的結(jié)果是E測=E真，r測r真，伏安法測E、r實(shí)驗(yàn)中測量值和真實(shí)值的比較1：vA1.安培表內(nèi)接在并聯(lián)電路之內(nèi)的電路: 解：作 U=E-Ir 圖線如圖實(shí)線示：UIE測UIA式中的U是路端電壓,I 應(yīng)是通過電源的電流， I實(shí)= IA + IV = (IA +U/RV)可見U越大，差值(I實(shí)- IA )就越大，短路時U=0時，差值(I實(shí)- IA )也為0，實(shí)際的U-I圖線如圖虛線示：斜率增大E真I實(shí) E測

6、E真 r測 r真 該電路適用于滑動變阻器阻值很大(電源內(nèi)阻很大)的情況. 若將電流表的內(nèi)阻并入電池中，則U路和 I的測量值就都準(zhǔn)確了,E的測量值就準(zhǔn)確了,測出的內(nèi)阻是電源內(nèi)阻r和電流表的內(nèi)阻之和。 U路= E- I (RA +r) = E- I r 伏安法測E、r實(shí)驗(yàn)中測量值和真實(shí)值的比較2：A V 2.安培 例1、某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻，已知干電池的電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約1，電壓表(0-3V,3k),電流表(0-0.6A,1.0),滑動變阻器有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各一只;(1)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選用 (選填R1或R2).(2)在乙圖中用筆

7、畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路.(3)在實(shí)驗(yàn)中測得多組電壓和電流值,得到如圖丙所示的U-I圖線,由圖線可較準(zhǔn)確求出該電源電動勢E= V; 內(nèi)阻r= .1.50 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA圖甲圖乙R11.50圖線的斜率為0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 0.85 例1、某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻，已知沒有電壓表，但只有一個電流表和兩個定值電阻 現(xiàn)有器材：量程為10 mA，內(nèi)阻約為30 40 的電流表一個，定值電阻R1 = 150 ，定值電阻R2 = 100 ，單刀雙擲開關(guān)S ，導(dǎo)線若干。如何利用這

8、些器材測量一個電池（電動勢約1.5V）的電動勢和內(nèi)阻？在下面方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路用已知量和直接測得的量表示待測電動勢表達(dá)式為E = ；電源的內(nèi)阻是 r= 。K2R1R2K1AI-R法：E測=E真，r測r真，沒有電壓表，但只有一個電流表和兩個定值電阻 現(xiàn)有器材： 例2.（8分）現(xiàn)有器材：量程為10.0mA、內(nèi)阻約3040的電流表一個，定值電阻R1=150，定值電阻R2=100 ，單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電動勢約1.5V）的電動勢。（1）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動勢的表達(dá)式為= ，式中各直接測得量的意義是： .R1 R2R1 R2

9、例2.（8分）現(xiàn)有器材：量程為10.0mA、內(nèi)阻約304（1）連圖：左圖只用R1接入電路；右圖用R1和R2串聯(lián)接入電路。 （2） I1是外電阻為R1時的電流， I2是外電阻為R1和R2串聯(lián)時的電流.測量原理：mAR1mAR2R1E=I1（R1+ Rg+ r） E=I2（ R1+ R2+ Rg+ r） 聯(lián)立 解得注意：若只用R2接在電路中，則電流將超過電流表的量程，所以用 R1和R2串聯(lián)接入電路。 解答：（1）連圖：左圖只用R1接入電路；右圖用R1和R2串聯(lián)接入電 利用一只電壓表和一可變電阻來測定電池的電動勢和內(nèi)阻。畫出實(shí)驗(yàn)原理圖和實(shí)物連接圖，列出實(shí)驗(yàn)的步驟和算式。RV K E 得：a.調(diào)節(jié)變阻

10、器為R1值，使電壓表示數(shù)為V1值，分別記下測量值。再調(diào)節(jié)變阻器為R2值，使電壓表示數(shù)為V2 ，記下測量值。 b.根據(jù)電動勢和內(nèi)、外電路電壓的關(guān)系，有：U-R法：K2R1VR2K1沒有電流表，但只有一個電壓表和兩個定值電阻 利用一只電壓表和一可變電阻來測定電池的電動勢和內(nèi)阻。畫出實(shí)例3、要求測量由2節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢和內(nèi)阻r（約幾歐）,提供下列器材：電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻1k）,電壓表V2（量程15V,內(nèi)阻2k）,電阻箱（09999）,電鍵,導(dǎo)線若干。某同學(xué)用量程為15V的電壓表連接成如圖所示的電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下：（l）合上電鍵S，將電阻箱R阻值調(diào)到110，讀得電壓表的讀數(shù)為U

11、1（2）將電阻箱R阻值調(diào)到R220，讀得電壓表的讀數(shù)為U2，由方程組U1EU1r/R1、U2EU2/R2 解出E、r，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，上述實(shí)驗(yàn)在選擇器材和實(shí)驗(yàn)步驟中，應(yīng)做哪些改進(jìn)？。vRE、rS解: 應(yīng)選用量程為3V的電壓表,改變電阻箱阻值R，讀取若干個U的值，由IU/R 計(jì)算出電流的值，然后作出UI圖線，得到E、r例3、要求測量由2節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢和內(nèi)阻r探 討：沒有電流表，但有兩個電壓表和一個電阻箱沒有電流表，但只有一個電壓表和一個電阻箱沒有電壓表，但只有兩個電流表和一個電阻箱沒有電壓表，但只有一個電流表和一個電阻箱總結(jié)：電阻的測量方法：伏安法、半偏法、替代法擴(kuò)展：電阻測

12、量（定值電阻、電壓表內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻、歐姆表的中值電阻等）需要注意的幾點(diǎn)：1、電學(xué)量測量的基本方法和基本電路。2、電壓表也是電流表，電流表也是電壓表；多用表是三用表。3、對于理想電表一表一用，即電流表只能測量電流且串聯(lián)在電路中，電壓表只能測電壓且只能并聯(lián)在電路中。但對非理想電表可一表三用，即可當(dāng)電阻、電壓表、電流表使用。4、一個已知電阻，可用作降壓與限流，即用來保護(hù)電路；還可以與電流表或電壓表連接用來擴(kuò)大量程；另外還可以起電流和電壓的轉(zhuǎn)換作用。探 討：沒有電流表，但有兩個電壓表和一個電阻箱需要注意的幾1、圖中R為已知電阻， Rx為待測電阻，S1為單刀單擲開關(guān)， S2為單刀雙擲開關(guān)，V為電壓表（

13、內(nèi)阻極大），E為電源（電阻不可忽略）?，F(xiàn)用圖中電路測量電源電動勢及電阻Rx.（1）寫出操作步驟： （2）由R及測得的量,可測得E ，Rx = .S2S1RxRVabE畫出電路圖如圖示：E rVRRxabS1S2解：S1斷開，S2接到a ，記下電壓表的讀數(shù)U1；電壓表內(nèi)阻極大，所以E=U1 S2仍接到a 端,閉合S1,記下電壓表的讀數(shù)U2,如圖a示 S1仍閉合,S2接到b端,記下電壓表的讀數(shù)U3.如圖b示U1E rVRRxabS1S2U2E rVRRx圖aRRxE rVU3圖b1、圖中R為已知電阻， Rx為待測電阻，S1為單刀單擲開關(guān)， 2、已知太陽能電池組的電動勢約為8V，短路電流約為4mA，

14、為了精確測出它的電動勢和內(nèi)阻，除導(dǎo)線和開關(guān)外，可供選擇的儀器有：A. 電流表, 量程5mA，內(nèi)阻約10B. 電流表, 量程20mA，內(nèi)阻約40C. 電壓表, 量程5.0V，內(nèi)阻約5kD. 電壓表, 量程15V，內(nèi)阻約15kE. 滑動變阻器電阻4 k F. 滑動變阻器電阻40 k 為使實(shí)驗(yàn)盡可能方便、準(zhǔn)確 ，應(yīng)選用上述儀器中的 .（用所給器材的代號填寫）. (2) 在虛線框內(nèi)畫出電路圖.(3)該電路測得的電源電動勢和真實(shí)值相比較 。測得的內(nèi)電阻和真實(shí)值相比較 。(填偏大、偏小或相等)A C EA V 相等偏大 2、已知太陽能電池組的電動勢約為8V，短路電流約為4mA， 3、如圖是測量電源內(nèi)電阻的

15、電路，下列關(guān)于誤差的說法，正確的是 ( )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)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；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；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； vA解： E = U + Ir ， I=(IA +U/RV) ，由于電壓表的分流作用，對于每個電壓值U1 ，測得的電流IA小于總電流I1，U越大，I A跟I1相差越大， 畫出的圖線應(yīng)為虛線所示：UIU1IAI1所以內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值。C 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，正確的4、某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室先后完成下面

16、二個實(shí)驗(yàn)：測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻；描繪小燈泡的伏安特性曲線(1)用實(shí)驗(yàn)測量得到數(shù)據(jù)作出U一I圖線如圖中a線, 實(shí)驗(yàn)所測干電池的電動勢為 V,內(nèi)電阻為 .00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Va1.500.75(2)在描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中,為減小實(shí)驗(yàn)誤差,方便調(diào)節(jié),請?jiān)诮o定的四個電路圖和三個滑動變阻器中選取適當(dāng)?shù)碾娐坊蚱鞑?并將它們的編號填在橫線上.應(yīng)選取的電路是 ,滑動變阻器應(yīng)選取 E總阻值15，最大允許電流2A的滑動變阻器F總阻值200，最大允許電流2A的滑動變阻器G總阻值1000，最大允許電流1A的滑動變阻器CESVARL

17、E rVAE rSVAE rSVARLE rSABCD4、某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室先后完成下面二個實(shí)驗(yàn)：00.5 1.0(3)將實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)中同一U-I坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)作圖，得到如圖所示的圖線b，如果將實(shí)驗(yàn)中的電池與實(shí)驗(yàn)中的小燈泡組成閉合回路，此時小燈泡的實(shí)際功率為 ，若將兩節(jié)與實(shí)驗(yàn)中相同的干電池串聯(lián)后與該小 燈泡組成閉合回路，則此時小燈泡的電壓為 ，實(shí)際功率為 . 00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Vab解：P1=0.601.20=0.72W 0.720.02W畫出這時的U-I圖線如圖c示c0.850.88VP2=0.881.40=1.23W1

18、.21.3W題目上頁(3)將實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)中同一U-I坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)作5.測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5）。器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.5A的電流表A（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R=4，滑線變阻器R，電鍵K，導(dǎo)線若干。 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或字母標(biāo)出） （用I1，I2，U1，U2及R表示）E= ，r= 。實(shí)驗(yàn)電路原理圖如右圖示。VABKRR實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為U2。則可以求出 5.測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.R0E rRSv(1)實(shí)驗(yàn)

19、室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格:A.10 , 2.5W B. 100 , 1.0W C.200 ,1.0W D. 2000, 5.0W本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選哪一種規(guī)格? 答: ( ) 6、現(xiàn)有一種特殊的電池,它的電動勢為E,約為9V,內(nèi)阻約為50,已知該電池允許輸出的最大電流為50mA,為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻,某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),圖中電壓表的內(nèi)阻很大,對電路的影響可不考慮,R為電阻箱,阻值范圍0-9999 ,R0是定值電阻,起保護(hù)電路的作用C(2)該同學(xué)接入符合要求的R0后,閉合開關(guān)S,調(diào)整電阻箱的阻值,讀取電壓表的示數(shù)U,再改變電阻箱的阻值,取得多組數(shù)據(jù),作出了如圖(b)

20、所示的圖線,(已知該直線的截距為0.1V-1 ),則根據(jù)該同學(xué)所作出的圖線,可求得電池的電動勢E為 V,內(nèi)阻r為 .10V4.61/(R0+R )/10-2-11/U / V-106120.20.40.10.30.60.50.742810解:由閉合電路歐姆定律得圖線的截距為1/EE=10V，圖線的斜率為r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6r=4.6 R0E rRSv(1)實(shí)驗(yàn)室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)7.某研究性學(xué)習(xí)小組利用右圖所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如下圖所示的R1/I圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E V，r 。ARE rS103.01.02.0202468R/解： E=I(R+r）在R1/I圖線中，斜率等于電動勢的數(shù)值， E=(10+0.9)/3.8=2.9V截距的絕對值等于