高中物理第二章恒定电流2.10实验：测定电池的电动势和内阻课件新人教版.ppt

10,实验,:,测定电池的电动势和内阻,一、实验原理和方法,1,.,伏安法,:,由,E=,U+Ir,知,只要测出,U,、,I,的两组数据,就可以列出两个关于,E,、,r,的方程,从而解出,E,、,r,用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表,电路图如图所示。,2,.,安阻法,:,由,E=,IR+Ir,可知,只要能得到,I,、,R,的两组数据,列出关于,E,、,r,的两个方程,就能解出,E,、,r,用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图所示。,3,.,伏阻法,:,由,知,如果能得到,U,、,R,的两组数据,列出关于,E,、,r,的两个方程,就能解出,E,、,r,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图所示。,二、伏安法测量电池的电动势和内电阻,1,.,实验器材,待测电池一节,电流表,(0,0,.,6 A),电压表,(0,3 V),各一块,滑动变阻器一只,开关一个,导线若干。,2,.,实验步骤,(1),确定电流表、电压表的量程,按图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。,(2),闭合开关,S,接通电路,将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动,从电流表有明显读数开始,记录一组电流表、电压表读数。,(3),用同样的方法,依次记录多组,U,、,I,值。,(4),断开开关,S,拆除电路。,(5),利用公式法或图象法求出电池的电动势和内阻。,4,.,注意事项,(1),为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表。,(2),实验中不能将电流调得过大,且读数要快,读完后立即切断电源,防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻,r,发生明显变化。,(3),当干电池的路端电压变化不很明显时,作图象,纵轴单位可取得小一些,且纵轴起点可不从零开始。,(4),如图所示,此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势,E,但图线与横轴交点不再是短路电流,内阻要在直线上取较远的两点用,求出。,5,.,误差分析,(1),偶然误差,:,主要来源于电压表和电流表的读数以及作,U,-,I,图象时描点不准确。,(2),系统误差,:,主要原因是电压表的分流作用,使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些。,U,越大,电流表的读数与总电流的偏差就越大,将测量结果与真实情况在,U,-,I,坐标系中表示出来,可以得到,E,测,E,真,r,测,r,真,。,一、伏安法测,E,、,r,的仪器选择与数据处理,【例题,1,】,在,“,用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻,”,的实验中。,(1),备有如下器材,A.,干电池,1,节,B.,滑动变阻器,(0,20,),C.,滑动变阻器,(0,1,k,),D.,电压表,(0,3 V),E.,电流表,(0,0,.,6 A),F.,电流表,(0,3 A),G.,开关、导线若干,其中滑动变阻器应选,电流表应选,。,(,只填器材前的序号,),(2),为了最大限度地减小实验误差,请画出该实验最合理的电路图。,(3),某同学根据实验数据画出的,U,-,I,图象如图所示,由图象可得电池的电动势为,V,内阻为,。,(4),写出该实验误差的原因,:,;,电动势的测量值,真实值,内阻的测量值,真实值。,(,后两空均选填,“,大于,”“,等于,”,或,“,小于,”),解析,:,(1),滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好,在该实验中因干电池内阻比较小,故滑动变阻器选择较小一点的即可,故滑动变阻器应选,B,。,(,也可以从便于调节的角度来分析,应该选择阻值较小的滑动变阻器。,),电流表的量程要大于电源允许通过的最大电流,对于干电池来讲允许通过的最大电流一般是,0,.,5,A,故需要选择,0,0,.,6,A,所以电流表应选,E,。,(2),电路图如图所示。,(3),由,U,-,I,图象可知,:,纵截距为,1,.,5,V,故干电池的电动势为,1,.,5,V;,内阻,(4),由于电压表的分流作用,使电流表读数总是比干路电流小,造成,E,测,E,真,r,测,r,真,。,答案,:,(1)B,E,(2),见解析图,(3)1,.,5,1,(4),电压表的分流,小于,小于,二、实验方案的拓展,【例题,2,】,某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻,(,R,0,=,5,),一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图,(a),所示。,(1),在图,(b),的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接。,(2),请完成下列主要实验步骤,:,检查并调节电压表指针指零,;,调节电阻箱,示数如图,(c),所示,读得电阻值是,;,将开关,S,1,闭合,开关,S,2,断开,电压表的示数是,1,.,49 V;,将开关,S,2,电压表的示数是,1,.,16 V;,断开开关,S,1,。,(3),使用测得的数据,计算出干电池的电动势是,内阻是,(,计算结果保留两位有效数字,),。,1,2,1,.,(,仪器选择,)(,多选,),用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,下列说法错误的是,(,),A.,应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表读数变化明显,B.,应选用内阻较小的电压表和电流表,C.,移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载,D.,使滑动变阻器阻值尽量大一些,测量误差才小,解析,:,伏安法测电池的电动势和内阻实验中,应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表,滑动变阻器阻值不能太大,如果太大不便于调节。,答案,:,BD,1,2,2,.,(,实物连线与数据处理,),如图,a,是,“,测定电池的电动势和内阻,”,的实验电路,如果采用一节新干电池进行实验,实验时会发现,当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时,电压表读数变化很小,为了较精确地测量一节新干电池的内阻,加接一定值电阻,实验电路原理图如图,b,。可用以下给定的器材和一些导线来完成实验,器材,:,量程,3 V,的理想电压表,V,量程,0,.,6 A,的电流表,A(,具有一定内阻,),定值电阻,R,0,(,R,0,=,1,.,5,),滑动变阻器,R,1,(0,10,),滑动变阻器,R,2,(0,200,),开关,S,。,1,2,1,2,(1),为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用,(,选填,“,R,1,”,或,“,R,2,”),。,(2),用笔画线代替导线在图,c,中完成实物连接图。,(3),实验中改变滑动变阻器的阻值,测出几组电流表和电压表的读数在给出的,U,-,I,坐标系中画出,U,-,I,图线如图,d,所示,则新干电池的内阻,r=,。,(,保留两位有效数字,),1,2,答案,:,(1),R,1,(2),如图所示,(3)0,.,29(0,.,25,0,.,30,均可,),