公開課實驗測定電池的電動勢和內(nèi)阻新人教選修

公開課實驗測定電池的電動勢和內(nèi)阻新人教選修第1頁/共21頁1、基本原理

2、實驗基本電路

Ｕ：路端電壓只要測出幾組（至少兩組）U、I值就可求出E、r閉合電路的歐姆定律：Ｅ＝Ｕ＋ＩrAV乙Ｉ：通過電源的電流RVAS第2頁/共21頁以實驗電路甲進行原理分析。根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實驗電路中電壓表的示數(shù)是準確的，而電流表的示數(shù)比通過電源的實際電流小，所以本實驗的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個系統(tǒng)誤差，滑動變阻器R的阻值應(yīng)該小一些，所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該大一些。（用圖像法分析誤差）為了減小偶然誤差,要多做幾次實驗,多取幾組數(shù)據(jù),然后利用U-I圖象處理實驗數(shù)據(jù).將點描好后,用直尺畫一條直線,使盡可能多的點落在這條直線上,而且在直線兩側(cè)的點數(shù)大致相等.這條直線代表的U-I關(guān)系的偶然誤差比每一組實驗數(shù)據(jù)的偶然誤差都小.I/AU/V00.20.40.63.02.01.0這條直線在U軸上的截距就是被測電源電動勢E(對應(yīng)的I=0),斜率的絕對值就是被測電源的內(nèi)阻r。（結(jié)果存在系統(tǒng)誤差）特別要注意：有時縱坐標的起始點不是0，求內(nèi)阻的一般式應(yīng)該是r=|ΔU/ΔI|。第3頁/共21頁3、系統(tǒng)誤差原因分析r

測<r真

r

測

>r真

AV甲AV乙E測

<E真E測

=E真..----------------...IU....IU第4頁/共21頁4、實驗數(shù)據(jù)處理

把所測量的數(shù)據(jù)代入U=E?Ir，

計算出，

同理，把其它幾組r2、r3、E2、E3算出來，用公式，

即為所測電源的電動勢和內(nèi)阻。①平均值法第5頁/共21頁I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3丙1.5U/V00.51.01.5I/A0.10.20.30.40.5******甲I/A乙0.51.01.5U/V0.20.30.40.500.1②

圖象法第6頁/共21頁小試牛刀：05年南通質(zhì)量檢測一12、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1Ω，電壓表(0-3V,3kΩ),電流表(0-0.6A,1.0Ω),滑動變阻器有R1(10Ω2A)和R2(100Ω0.1A)各一只;(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選用

(選填R1或R2).(2)在乙圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實驗電路.(3)在實驗中測得多組電壓和電流值,得到如圖丙所示的U-I圖線,由圖線可較準確求出該電源電動勢E=

V;內(nèi)阻r=

Ω.1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA圖甲圖乙R11.50圖線的斜率為0.7/0.37=1.85Ωr=1.85-RA=0.85Ω0.85第7頁/共21頁某同學(xué)在實驗室先后完成下面二個實驗：①測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻；②描繪小燈泡的伏安特性曲線．(1)用①實驗測量得到數(shù)據(jù)作出U一I圖線如圖中a線,實驗所測干電池的電動勢為

V,內(nèi)電阻為

Ω.05年徐州市第二次質(zhì)量檢測12、

00.51.01.52.02.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Va1.500.75第8頁/共21頁(2)在描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗中,為減小實驗誤差,方便調(diào)節(jié),請在給定的四個電路圖和三個滑動變阻器中選取適當?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15Ω，最大允許電流2A的滑動變阻器F．總阻值200Ω，最大允許電流2A的滑動變阻器G．總阻值1000Ω，最大允許電流1A的滑動變阻器SVARLErVAErSVAErSVARLErSABCDCE上頁下頁第9頁/共21頁(3)將實驗②中得到的數(shù)據(jù)在實驗①中同一U-I坐標系內(nèi)描點作圖，得到如圖所示的圖線b，如果將實驗①中的電池與實驗②中的小燈泡組成閉合回路，此時小燈泡的實際功率為

，若將兩節(jié)與實驗①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

，實際功率為

.00.51.01.52.02.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Vab解：P1=0.60×1.20=0.72W0.72±0.02W畫出這時的U-I圖線如圖c示c0.85～0.88VP2=0.88×1.40=1.23W1.2～1.3W題目上頁第10頁/共21頁二、電源電動勢與內(nèi)阻測量的基本情景變式變式一．實驗中除了待測電池和電鍵導(dǎo)線外只有電阻箱和電流表，測定電源的電動勢和內(nèi)電阻。如何測？（1）電路如圖所示：A（2）主要步驟改變電阻箱阻值R，測出對應(yīng)的電流I由（E=I1R1+I1r，E=I2R2+I2r）得：若能測出多組I、R值，以R為縱坐標，為橫坐標，作出圖象，由于，可知這條圖線是直線，直線在縱軸的截距是r，圖線的斜率是E。第11頁/共21頁1/IR-r第12頁/共21頁（3）某研究性學(xué)習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)實驗數(shù)據(jù)繪出如下圖所示的小試牛刀：2006年天津理綜卷22(3)、R～1/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＝

Ω。ARErS103.01.02.0–202468R/Ω解：E=I(R+r）

R=E/I-r在R～1/I圖線中，斜率等于電動勢的數(shù)值，

E=(10+0.9)/3.8=2.9V截距的絕對值等于內(nèi)阻的數(shù)值,

r=0.9Ω2.90.9第13頁/共21頁變式二．實驗中除了待測電源和電鍵導(dǎo)線外，只有電阻箱和電壓表，如何測？

（1）電路如圖所示V（2）主要步驟改變電阻箱阻值R，測出對應(yīng)的電壓U由，

求出電源的電動勢和內(nèi)阻第14頁/共21頁變式三．今有一個阻值為5Ω的定值電阻，一個理想電壓表(量程大于電源電動勢)，開關(guān)及導(dǎo)線若干，能否測電源電動勢和內(nèi)阻？（2）主要步驟：（3）電源電動勢和內(nèi)阻：閉合K1

、K2

，記下電壓表讀數(shù)U2（1）電路如圖所示：

斷開K2、閉合K1，記下電壓表讀數(shù)U1E=U1第15頁/共21頁變式四．今有一個阻值為10Ω的定值電阻，一個電壓表，開關(guān)和導(dǎo)線若干，電壓表表盤上有刻度但無刻度值。請設(shè)計一個能測定某電源內(nèi)阻的實驗方案（已知電壓表內(nèi)阻很大，電壓表量程大于電動勢，電源內(nèi)阻約為幾歐）。要求：①畫出實驗電路圖②簡要寫出完成接線后的實驗步驟③寫出需測量的量，計算電源內(nèi)阻的表達式

（1）電路如圖所示：

（2）主要步驟：斷開K2、閉合K1，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N1

閉合K1

、K2

，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N2

（3）電源內(nèi)阻：Ω

第16頁/共21頁變式五．有兩只伏特表V1和V2，量程已知，內(nèi)阻不知，另有一干電池，它的內(nèi)阻不能忽略，但大小未知。只有這兩只伏特表，電鍵和連接導(dǎo)線若干，要求通過測量計算出干電池的電動勢（已知電動勢不超過伏特表的量程）要求：①畫出測量時所用的電路圖②以測量的量為已知量，導(dǎo)出計算電動勢的表達式

（1）電路如圖所示：S1V1S2V2（2）主要步驟：閉合S1、S2，記下V1的讀數(shù)U1，則由上兩式可得：

閉合S1、斷開S2，記下V1的讀數(shù)V2的讀數(shù)U2，則第17頁/共21頁AV（一）AV（二）變式六.判斷下列電路能否測電源電動勢和內(nèi)阻（電表都是理想電表）AV（三）

已知電阻AV（四）

已知電阻第18頁/共21頁變式七．測量電源B的電動勢E及電阻r（E約為4.5V，r約為1.5Ω）

器材：量程3V的理想電壓表、量程0.5A的電流表（具有一定內(nèi)阻）、固定電阻R=4Ω、電鍵K、滑線變阻器R′、導(dǎo)線若干要求：①畫出實驗電路原理圖（圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出）②實驗中，當電流表讀