测量电源的电动势和内阻的几种方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,实验四 测定电源电动势和内阻,法一：,UI,法,E=U,1,+I,1,r,E=U,2,+I,2,r,R,1,E r,S,U,1,I,1,E r,S,R,1,R,2,U,2,I,2,联立上述方程解得,:,E,=,r,=,实验中采用,电压表,和,电流表,测量电压和电流。,注意：,U,1,、,U,2,都是路端电压，,I,1,、,I,2,都是干路电流（电路的总电流）。,所以测量电源的电动势和内阻时电流表有两种接法：内接法和,外接法。,不能用,或,来判断电流表的内,接和外接。,E r,S,U,1,V,R,E r,S,U,1,V,A,R,A,R,1,R,2,E r,S,U,1,I,1,V,A,R,1,E r,S,U,1,V,A,若采用,电流表内接法,:,U,1,U,2,I,2,由于电压表内阻不是无穷大，所以有电流通过,其电流为,:,电压表,能,测准路端电压，而,电流表,不能,测准干路电流,E r,S,U,1,I,1,V,A,R,1,U,1,I,V1,R,1,R,2,E r,S,U,1,V,A,U,2,I,2,I,V2,I,V2,联立两式解得：,“,真实值”,E,=,r,=,联立两式解得：,E=U,1,+I,1,r,E=U,2,+I,2,r,“,测量值”,I,V1,R,1,R,2,E r,S,U,1,I,1,V,A,R,1,E r,S,U,1,V,A,若采用,电流表内接法,:,U,1,U,2,I,2,I,V1,I,V2,考点,1,：,当,已知电压表内阻,而未知电流表内阻时，,采用,电流表,内接,可,精确测量,（无,系统,误差）,电源的电动势和内阻。,R,1,U,1,E r,S,V,A,R,1,若采用电流表外接：,I,1,U,1,U,1,E r,S,V,A,R,2,I,2,U,2,由于电流表内阻不为零，而降有电压，其电压为,:,电流表能测准干路电流,而电压表不能测准路端电压,U,1,E r,S,V,A,R,2,I,2,U,2,E r,S,V,A,R,1,I,1,U,1,“,真实值”,联立两式解得：,E,=,E=U,1,+I,1,r,E=U,2,+I,2,r,“,测量值”,E,=,r,=,联立两式解得：,R,1,U,1,E r,S,V,A,R,1,若采用电流表外接：,I,1,U,1,U,1,E r,S,V,A,R,2,I,2,U,2,考点,2,：,当,已知电流表的内阻,而未知电压表内阻时，,采用,电流,表的,外接,可,精确测量,（无,系统,误差）,电源的电动势和内阻。,R,E r,S,V,A,E r,S,V,R,A,考点,3,：若电压表和电流表的内阻,都未知,，为减小误差必采用,电流表的内接法。,因为：,要减小误差，必须,R,V,r,。,要减小误差，必须,R,A,r,。,容易实现,!,E r,S,U,1,V,R,A,U,I,真实值,测量值,I,干,=I,A,+I,V,=I,A,+U,V,/R,V,当,U,V,=0,（电源被短路）时,I,V,=0,，,即,I,干,=I,A,，,电流表此时能准确,测出干路电流。,“,电流表内接”,考点,4,：电源的,UI,图,E r,S,U,1,V,R,A,U,I,真实值,测量值,“,电流表外接”,U,干,=U,V,+U,A,=U,V,+I,A,R,A,当,I,A,=0,（外电路电阻无穷大，,即断路）时,U,A,=0,，即,U,干,=U,V,，,电压表此时能准确测出干路电压,考点,4,：电源的,UI,图,R,A,、,R,V,未知而选择电流表内的误差来源：,（,1,）电压表内阻造成的系统误差（,E,测,E,真,，,r,测,r,时,，,UE,“UI”,（伏安法）,“IR”,“UR”,“,粗测,E,法”,E r,R,1,S,1,R,2,S,2,1,2,V,A,E r,R,1,S,1,R,2,S,2,1,2,E r,S,V,A,E,S,1,V,测定电源电动势和内阻的方法,(99,上海,),现有一阻值为,10.0,欧姆的定值电阻、一个电键、若,干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，,要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案,.,（已知电压表内,阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧）,要求：,（,1,）画出实验电路图,（,2,）简要写出完成接线后的实验步骤：,（,3,）写出用测得的量计算电源内阻的表达式,r,_,。,认为电流不能通过电压表,E r,V,R,S,“UI”,“IR”,“UR”,“,粗测,E,法”,K,1,K,2,R,x,R,a,b,V,3.(04,广西,),图中,R,为已知电阻，,R,x,为待测电阻，,K,1,为单刀单掷开关，,K,2,为单刀双掷开关，,V,为电压表（内阻极大），,E,为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势,E,及电阻,Rx.,(1),写出操作步骤,:.,(2),由,R,及测得的量，可测得,E,_,Rx=_.,R,K,2,K,1,R,x,a,V,b,E r,3.(04,广西,),图中,R,为已知电阻，,R,x,为待测电阻，,K,1,为单刀单掷开关，,K,2,为单刀双掷开关，,V,为电压表（内阻极大），,E,为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势,E,及电阻,Rx.,(1),写出操作步骤,:.,(2),由,R,及测得的量，可测得,E,_,Rx=_.,R,K,2,K,1,R,x,a,V,b,E r,测,E=U,1,R,K,2,K,1,R,x,a,V,b,E r,U,1,U,2,3.(04,广西,),图中,R,为已知电阻，,R,x,为待测电阻，,K,1,为单刀单掷开关，,K,2,为单刀双掷开关，,V,为电压表（内阻极大），,E,为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势,E,及电阻,Rx.,(1),写出操作步骤,:.,(2),由,R,及测得的量，可测得,E,_,Rx=_.,R,K,2,K,1,R,x,a,V,b,E r,U,3,E=U,1,4.(07,四川,),甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势,E,及电,阻,R,1,和,R,2,阻值。实验器材有：待测电源,E,（不计内阻），待,测电阻,R,1,，待测电阻,R,2,，电压表,V,（量程为,1.5V,，内阻很大），,电阻箱,R,（,0,99.99,），单刀单掷开关,S,1,，单刀双掷开关,S,2,，,导线若干。,先测电阻,R,1,的阻值。请将甲同学的操作补充完整：,闭合,S,1,，将,S,2,切换到,a,，调节电阻箱，读出其示数,r,和对应的电,压表示数,U,l,，保持电阻箱示数不变，,，读出电压表的,示数,U,2,。则电阻,R,1,的表达式为,R,1,_,。,R,2,R,1,R,S,2,S,1,V,E,a,b,R,2,R,1,R,S,2,S,1,V,E,a,b,R,2,R,1,R,S,2,S,1,V,E,a,b,甲同学已经测得电阻,R,l,4.8,，继续测电源电动势,E,和电,阻,R,2,的阻值。该同学的做法是：闭合,S,1,，将,S,2,切换到,a,，多次,调节电阻箱，读出多组电阻箱示数,R,和对应的电压表示数,U,由,测得的数据，绘出了如图所示 的图线，则电源电动势,E,_V,，电阻,R,2,_,。,4.(07,四川,),甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势,E,及电,阻,R,1,和,R,2,阻值。实验器材有：待测电源,E,（不计内阻），待,测电阻,R,1,，待测电阻,R,2,，电压表,V,（量程为,1.5V,，内阻很大），,电阻箱,R,（,0,99.99,），单刀单掷开关,S,1,，单刀双掷开关,S,2,，,导线若干。,O,0.5,0.7,2.8,R,2,R,1,R,S,2,S,1,V,E,a,b,利用甲同学设计的电路和测得的电阻,R,l,，乙同学测电源电,动势,E,和电阻,R,2,的阻值的做法是：闭合,S,1,，将,S,2,切换到,b,，多,次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数,R,和对应的电压表示数,U,，,由测得的数据，绘出于相应的 图线，根据图线得,到电源电动势,E,和电阻,R,2,。这种做法与甲同学的做法比较，由于,电压表测得的数据范围,_,（,选填“较大”、“较小”或,“相同”,),，所以,_,同学的做法更恰当些。,O,0.5,0.7,2.8,R,2,R,1,R,S,2,S,1,V,E,a,b,2.(07,宁夏,),利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材,为：,干电池：电动势约为,1.5 V,，符号,电压表：量程,1 V,，内阻,998.3,，符号,电流表：量程,1 A,，符号,滑动变阻器：最大阻值,10,，符号,电阻箱：最大阻值,99999.9,，符号,单刀单掷开关,1,个，符号,导线若干,设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方,框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。,为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程,应扩大为原量程的,倍，电阻箱的阻值应为,。,V,A,“UI”,“IR”,“UR”,“,粗测,E,法”,需要扩,V,表的量程,不满足题,电阻箱个数不足,烧坏或电阻,箱个数不足,2.(07,宁夏,),利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材,为：干电池：电动势约为,1.5 V,，符号,电压表：量程,1 V,，内阻,998.3,，符号,电流表：量程,1 A,，符号,滑动变阻器：最大阻值,10,，符号,电阻箱：最大阻值,99999.9,，符号,单刀单掷开关,1,个，符号,导线若干,设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方,框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。,V,A,+,-,V,A,+,-,E r,S,由于知道电压表的内阻，,所以用电流表内接法。,2.(07,宁夏,),利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材,为：,干电池：电动势约为,1.5 V,，符号,电压表：量程,1 V,，内阻,998.3,，符号,电流表：量程,1 A,，符号,滑动变阻器：最大阻值,10,，符号,电阻箱：最大阻值,99999.9,，符号,单刀单掷开关,1,个，符号,导线若干,.,为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程,应扩大为原量程的,倍，电阻箱的阻值应为,。,V,A,a,、最好扩到,1.5V,，这时需要串联的电阻值,R,x,满足：,电阻箱无法精确给出。,R,x,=499.15,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,100,10,10000,100000,1000,电阻箱能输出的最大阻值 999999,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,100,10,10000,100000,1000,R=9100000+010000+01000+4100+310+61,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,0.1,10,1,1000,10000,100,电阻箱能输出的最大阻值 99999.9,2.(07,宁夏,),利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材,为：,干电池：电动势约为,1.5 V,，符号,电压表：量程,1 V,，内阻,998.3,，符号,电流表：量程,1 A,，符号,滑动变阻器：最大阻值,10,，符号,电阻箱：最大阻值,99999.9,，符号,单刀单掷开关,1,个，符号,导线若干,.,为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程,应扩大为原量程的,倍，电阻箱的阻值应为,。,V,A,a,、最好扩到,1.5V,，这时需要串联的电阻值,R,x,满足：,电阻箱无法精确给出。,R,x,=499.15,同理扩到,1.5V1.9V,时，需要串联的电阻值电阻箱无法精确给出。,2.(07,宁夏,),利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材,为：,干电池：电动势约为,1.5 V,，符号,电压表：量程,1 V,，内阻,998.3,，符号,电流表：量程,1 A,，符号,滑动变阻器：最大阻值,10,，符号,电阻箱：最大阻值,99999.9,，符号,单刀单掷开关,1,个，符号,导线若干,.,为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程,应扩大为原量程的,倍，电阻箱的阻值应为,。,V,A,a,、扩到,1.5V1.9V,时，需要串联的电阻值电阻箱无法精确给出。,b,、扩到2V时，需要串联的电阻值998.3,电阻箱能精确给出。,c,、扩到,2V,以上时，电压表在测量时偏角小，测量误差大。,2,998.3,2.(07,宁夏,),利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材,为：,干电池：电动势约为,1.5 V,，符号,电压表：量程,1 V,，内阻,998.3,，符号,电流表：量程,1 A,，符号,滑动变阻器：最大阻值,10,，符号,电阻箱：最大阻值,99999.9,，符号,单刀单掷开关,1,个，符号,导线若干,.,为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程,应扩大为原量程的,倍，电阻箱的阻值应为,。,V,A,2,998.3,延伸：,实验,精确测量（无系统误差）电池的电动势和内阻。,（填“能”或“不能”）。,1,、,(2009,高考全国,),图为测量某电源电动势和内阻时得到的,U,I,图线用此电源与三个阻值为,3,的电阻连接成电路，测,得路端电压为,4.8V.,则该电路可能为,(,),B,当堂训练,2,、,(2009,安徽理综,),用如图所示电路，测定一节干电池的电动,势和内阻电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造,成短路，电路中用一个定值电阻,R,0,起保护作用除电池、开关,和导线外，可供使用的实验器材还有：,(a),电流表,(,量程,0.6A,、,3A),(b),电压表,(,量程,3V,、,15V),(c),定值电阻,(,阻值,1,、额定功率,5W),(d),定值电阻,(,阻值,10,、额定功率,10W),(e),滑动变阻器,(,阻值范围,0,10,、额定电流,2A),(f),滑动变阻器,(,阻值范围,0,100,、额定电流,1A),那么,(1),要正确完成实验，电压表的量程应选择,_V,，电流表,的量程应选择,_A,；,R,0,应选择,_,的定值电阻，,R,应选择阻值范围是,_,的滑动变阻器,(2),引起该实验系统误差的主要原因是,_,142,【,分析,】,（1）,一节干电池电动势为1.5V，所以电压表用3V量程；,为保护电池，应该让流过电池的电流尽可能小，电流表用,量程为0.6A；,为了能使电流表精确读数，选1,的定值电阻；,为方便调节，满足安全因素的条件下选择010,的,变阻器。,（,2,）,电压表内阻不是无穷大，所以电压表的分流造成系统的,主要误差,2.,电流表内接法和外接法的选择,1.,电表的选择,：,由电源电动势的大小，结合电表的安全因素（,不能超过其允许的额定电流,）和误差因素（,指针在满刻度的,1/3 2/3,为好,）选出电流表、电压表。,测电源电动势和内阻解题的一般思路,3,滑动变阻器的选择,限流式接法,在符合要求（分压、限流）和安全因素的情况下选总阻值,小的。,4,滑动变阻器的接法：,为了保护电源不被烧坏，应尽可能减小流过电源的电流,即,干路电流，这就要求在满足安全前提下，选小量程的电流表，,以减小误差。,已知,R,V,，用,A,表内接可精确（无系统误差）求,E,、,r,。,已知,R,A,，用,A,表外接可精确（无系统误差）求,E,、,r,。,R,A,、,R,V,都未知，用,A,表内接，测量值小于真实值。,3,、,(2009,北京理综,),某同学通过查找资料自己动手制作了一个,电池该同学想测量一个这个电池的电动势,E,和内电阻,r,，但,是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱,(,最大阻值为,999.9,，,可当标准电阻用,),、一只电流表,(,量程,Ig,0.6A,，内阻,r,g,0.1),和若干导线,请根据测定电动势,E,和内电阻,r,的要求，设计图,1,中器件的连,接方式，画线把它们连接起来,“IR”,法,图,3,接通开关，逐次改变电阻箱的阻值,R,，读出与,R,对应的电流,表的示数,I,，并作记录当电阻箱的阻值,R,2.6,时，其对应,的电流表的示数如图,2,所示处理实验数据时，首先计算出每,个电阻值,I,的倒数 ；再制作,R,坐标图，如图,3,所示，图中,已标注出了,(,R,，,),的几个与测量对应的坐标点请你将与图,2,实验数据对应的坐标点也标注在图,3,上,图,2,+,0.50A,在图,3,上把描绘出的坐标点连成图线,根据图,3,描绘出的图线可得出这个电池的电动势,E,_V,，内电阻,r,_.,+,+,+,+,+,+,E r,r,g,=0.1,R,E=I,（,R+r+r,g,）,4,、,(2009,高考海南卷,),图,1,是利用两个电流表和测量干电池电动,势,E,和内阻,r,的电路原理图图中,S,为开关，,R,为滑动变阻器，固,定电阻,R,1,和,A,1,内阻之和为,10000(,比,r,和滑动变阻器的总电阻都大,得多,),，,A,2,为理想电流表,(1),按电路原理图在图,2,虚线框内各实物图之间画出连线,E,r,S,R,1,R,c,a,图,1,A,1,A,2,b,+,E,，,r,A,S,A,2,R,A,A,1,R,1,图,2,a,b,(2),在闭合开关,S,前，将滑动变阻器的滑动端,c,移动至,_,(,填“,a,端”、“中央”或“,b,端”,),E,r,S,R,1,R,c,a,图,1,A,1,A,2,b,4,、,(2009,高考海南卷,),图,1,是利用两个电流表和测量干电池电动,势,E,和内阻,r,的电路原理图图中,S,为开关，,R,为滑动变阻器，,固定电阻,R,1,和,A,1,内阻之和为,10000(,比,r,和滑动变阻器的总电,阻都大得多,),，,A,2,为理想电流表,(3),闭合开关,S,，移动滑动变阻器的滑动端,c,至某一位置，读出电流表,A,1,和,A,2,的示数,I,1,和,I,2,.,多次改变滑动端,c,的位置，得到的数据为,在图,3,所示的坐标纸上以,I,1,为纵坐标、,I,2,为横坐标画出所对应,的,I,1,I,2,曲线,I,1,(mA),0.120,0.125,0.130,0.135,0.140,0.145,I,2,(mA),480,400,320,232,140,68,E,r,S,R,1,R,c,a,图,1,A,1,A,2,b,I,1,/mA,0.160,0.150,0.140,0.130,0.120,0.110,0,100,200,300,400,500,I,2,/mA,图,3,(4),利用所得曲线求得电源的电动势,E,_V,，,内阻,r,_.(,保留两位小数,),(5),该电路中电源输出的短路电流,I,m,_A.,E,r,S,R,1,R,c,a,图,1,A,1,A,2,b,