實(shí)驗(yàn)測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻

實(shí)驗(yàn)測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻第1頁/共25頁實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握用電壓表和電流表測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法及誤差分析。(2)學(xué)會(huì)用圖像法處理數(shù)據(jù)。第2頁/共25頁實(shí)驗(yàn)原理E=U+Ir通過改變多次滑動(dòng)變阻器的阻值（外電阻），測出相應(yīng)的路端電壓（伏特表讀數(shù)）、總電流（安培表讀數(shù)），利用解方程的辦法或圖象法求得電動(dòng)勢和內(nèi)阻。

閉合電路歐姆定律：第3頁/共25頁1.代數(shù)法:改變R的值，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。｛得出：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理R第4頁/共25頁減少實(shí)驗(yàn)誤差：多測量幾次I、U的值，算出E、r取平均值.

E=U1+I1rE=U4+I4rE=U2+I2rE=U5+I5rE=U3+I3rE=U6+I6rE1

r1E2

r2E3

r31.代數(shù)法:改變R的值，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。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理R第5頁/共25頁實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2.圖象法:根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir作出電源的特性曲線：U=E-r?I。IU×××××AB電動(dòng)勢E短路電流I短縱坐標(biāo)可以不從0開始O電池內(nèi)阻短路電流第6頁/共25頁【特別提醒】如果實(shí)驗(yàn)中選用電池的內(nèi)阻較小，則U的變化較小，此時(shí)坐標(biāo)圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)呈下圖甲所示的狀況，下面大部分空間得不到利用，為此可使坐標(biāo)軸不從零開始如下圖乙所示，把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小些．通常實(shí)驗(yàn)選擇老電池或者水果電池。第7頁/共25頁R1、系統(tǒng)誤差是由于電壓表的分流引起。UI測量值I真IvI測誤差分析①當(dāng)U=0時(shí)，IV=0，短路電流測量值等于真實(shí)值．I真=IV＋I(xiàn)測=+I測②當(dāng)U≠0時(shí)，I真>I測UI測I真IV真實(shí)值結(jié)論：E真>E測r真>r測E真E測第8頁/共25頁2、等效電源法誤差分析結(jié)論：E真>E測=U

r真>r測=R并RVA甲E真

r真+-RVA甲E測

r測+-第9頁/共25頁思考：為什么實(shí)驗(yàn)不使用右圖的電路測量？初步變形RR第10頁/共25頁1、系統(tǒng)誤差是由于電流表的分壓引起。真實(shí)值RU真U測誤差分析UAUI測量值U真=UA＋U測=IRA+U測①當(dāng)I=0時(shí)，UA=0，電壓表測量值等于真實(shí)值。②當(dāng)I≠0時(shí)，U真>U測U測IUAU真結(jié)論：E真=E測r真<r測第11頁/共25頁誤差分析RVAE真

r真+-VE測

r測RV+-E測r測2、等效電源法結(jié)論：E真=E測r真<r測=RA+r真【特別提醒】實(shí)驗(yàn)采用本電路測量時(shí)，雖然電動(dòng)勢測量準(zhǔn)確，但電阻誤差過大，所以通常不用。但若電流表內(nèi)阻已知，即可獲得電源內(nèi)阻的準(zhǔn)確值。r真=r測-RA第12頁/共25頁例1：用右圖所示電路，測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值R0起保護(hù)作用。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：（a）電流表（量程0.6A、3A）；（b）電壓表（量程3V、15V）；（c）定值電阻（阻值1Ω、額定功率5W）；（d）定值電阻（阻值10Ω、額定功率10W）；（e）滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0~10Ω、額定電流2A）；（f）滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0~100Ω、額定電流1A)。⑴要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇____V，電流表的量程應(yīng)選擇____A；R0應(yīng)選擇_____Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是______Ω的滑動(dòng)變阻器。⑵引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是______________________。AVESRR0實(shí)戰(zhàn)演練答案：（1）3，0.6，1，0～10．（2）由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電池實(shí)際輸出電流?。?3頁/共25頁實(shí)驗(yàn)拓展一1.利用電阻箱和電流表測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻由閉合電路歐姆定律：忽略電流表內(nèi)阻通過實(shí)驗(yàn)可測得電阻箱電阻R，電流表讀數(shù)I“化曲為直”第14頁/共25頁例2：利用如圖a所示電路測量電池組的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出

圖線如圖b所示，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，不計(jì)電流表內(nèi)阻，由此可以得到E=

V，r=

Ω.AErSR(a)01224R/Ω(b)31解：由閉合電路歐姆定律由圖象得k=0.5/V，截距b=0.5/A答案：2；1第15頁/共25頁練1：某同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池。該同學(xué)想測量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱（最大阻值為999.9Ω，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用）、一只電流表（量程Ig=0.6A，內(nèi)阻rg=0.1Ω）和若干導(dǎo)線。①請根據(jù)測定電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)圖中器件的連接方式，畫線把它們連接起來。A實(shí)戰(zhàn)演練第16頁/共25頁②接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄。當(dāng)電阻箱的阻值R=2.6Ω時(shí)，其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖5所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算出每個(gè)電流值I的倒數(shù)，再制作坐標(biāo)圖，如圖6所示，圖中已標(biāo)注出了的幾個(gè)與測量對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)。請你將與圖5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖6上。③在圖6上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線。④根據(jù)圖6描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢E=_____V，內(nèi)電阻r=_____Ω。圖5A00.20.40.6R/Ω/A-11I654321O41235-1圖6R/Ω/A-11I654321O41235-1圖6截距的絕對值=r-2斜率k=E第17頁/共25頁/V-1/Ω-1斜率k=r/E實(shí)驗(yàn)拓展二2.利用電阻箱和電壓表測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻忽略電壓表電阻第18頁/共25頁【思考】：若電壓表V被損壞了，除了原器材外，現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室還有：F．電流表G1（量程100μA，內(nèi)阻100Ω）G．電流表G2（量程1mA，內(nèi)阻約100Ω）H．電阻箱R1（0-99.99Ω）G．電阻箱R2（0-99999.9Ω）如何設(shè)計(jì)電路？實(shí)驗(yàn)拓展三利用電流表和定值電阻代替電壓表測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻第19頁/共25頁實(shí)驗(yàn)拓展三3.利用電流表和電阻箱代替電壓表測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻RSE,rG2G1RR2第20頁/共25頁例3：圖l是利用兩個(gè)電流表A1和A2測量干電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的電路原理圖。圖中S為開關(guān)．R為滑動(dòng)變阻器，固定電阻Rl和A1內(nèi)阻之和R為l0000Ω（比r和滑動(dòng)變阻器的總電阻都大得多)，A2為理想電流表。①在閉合開關(guān)S前，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c移動(dòng)至_____（填“a端”、“中央”或“b端”）。A1A2ErSR1Rbca圖1實(shí)戰(zhàn)演練答案：“b端”第21頁/共25頁②閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c至某一位置，讀出電流表A1和A2的示數(shù)I1和I2。多次改變滑動(dòng)端c的位置，得到的數(shù)據(jù)為I1（mA）0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2（mA）48040032023214068在圖3所示的坐標(biāo)紙上以I1為縱坐標(biāo)、I2為橫坐標(biāo)畫出所對應(yīng)的I1-I2曲線。③利用所得曲線求得電源的電動(dòng)勢E=_____V，內(nèi)阻r=_____Ω。（保留兩位小數(shù))I1/mA0.1600.1500.1400.1300.1200.1100100200300400500I2/mA圖3A1A2ErSR1Rbca圖1答案：1.49(在1..50范圍內(nèi)均可)0.60(在0..65范圍內(nèi)均可)第22頁/共25頁KE,rAVRKE,rV