测量电源的电动势和内阻.ppt

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,测量电源的电动势和内阻,2,用作图法求电池的电动势和内阻，作,U,I,图象时，在,坐标图上以,_,为横坐标，以,_,为纵坐标，作出图,象后，把这条直线用虚线延长，这条直线与纵轴交点的物理意,义是,_,，与横轴交点的物理意义是,_,，,直线的斜率的物理意义是,_,由此可以,看出，用图象法处理实验数据的优点是,_,，,但要求在测量数据准确的基础上，作图象时必须严格认真，且,使大多数的点在这一直线上，不在这一直线上的点大致均匀地分,布在直线的两侧，才能从图象中找出正确的结论和准确的答案,I,U,电源电动势,E,短路电流,I,斜率的大小等于电源内阻,减小实验中的偶然误差,3,下图给出了测定一节干电池的电动势和内阻的实验电路,图，由于一般电池的内阻较小,(,比电压表的内阻小得多，与电流,表的内阻相差不多,),，所以为使测量结果比较准确，应选用下列,哪种电路(,),解析：,图,A,的测量结果里，内阻包含电流表的内阻，误差,太大，不合适；图,C,是伏安法测电阻,R,x,，图,D,是测量小灯泡,的电阻的，故只有,B 合适,答案：,B,测量电源的电动势和内阻,【,实验目的,】,(1),进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用,(2),学会用伏安法测电池的电动势和内阻,(3),学会利用图象处理实验数据,【,实验器材,】,待测电池、电流表,(0,0.6 A),、电压表,(0,3 V),、滑动变阻,器、开关、导线若干,【,实验步骤,】,(1),确定电流表、电压表的量程，按电路图把器材连接好,(2),将滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻,值最大,(3),闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显读数，记,录一组电流表和电压表的读数,(4),用同样方法，再次测量并记录几组,U,、,I,值,(5),断开开关，整理好器材,(6),根据测量的数据描绘,U,I,图线，所得图,线的延长线与,U,轴交点即为电源的电动势,E,，图,线斜率的绝对值即为电池的内阻,r,.,图,T2,2,E,U,1,I,1,r,E,U,2,I,2,r,【,误差分析,】,造成误差的主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电,流表上读出的数值比实际的总电流,(,即流过电源的电流,),要小一,些，,U,越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大；作图不准,确也会造成偶然误差采用图,T2,4,电路时有,E,测,E,真,，,r,测,r,真,，,U,I,图象如图,T2,5,所示,图,T2,4,图,T2,5,【,注意事项,】,(1),为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些,(,选,用已使用过一段时间的,1,号干电池或水果电池,),(2),由于干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势会明,显下降，内阻,r,会明显增大，故实验中不能将电流调得过大,(,长,时间放电不宜超过,0.3 A,，短时间放电不宜超过,0.5 A),，且读数,要快，读完后立即切断电源；水果电池的内阻变化,也比较明显，,测量前应做好充分准备，测量尽量迅速，在内阻发生较大变化,之前结束测量,U,I,求出,(,横坐标必须从零开始,),(3),实验中,U,取值不能太小，一般不得小于,1 V,，测得的,U,、,I,值不少于,5,组，且变化范围要大一些，解方程组求解,E,、,r,值,时，取,1,、,4,组，,2,、,5,组，,3,、,6,组求解后，求平均值,(4),纵坐标可不从零开始，如图,T2,6,所示，计算内阻时，,要在直线上取两较远点，用,r,图,T2,6,要点,1,实验器材选取和电路设计,【,例,1,】,测量电源的电动势,E,及内阻,r,(,E,约为,4.5 V,，,r,约,为,1.5),器材：量程,3 V,的理想电压表,V,，量程,0.5 A,的电流表,A(,有,一定的内阻,),，固定电阻,R,4,，滑动变阻器,R,，开关,S,，导,线若干,请画出实验电路原理图图中各元件需用题目中给出的符,号或字母标出,解析：,实验中，由于电流表具有一定的未知阻值的电阻，,所以应将电流表内接电路中最大电流即电流表,A,的量程为,0.5 A,，电源内电压最大值约为,0.51.5 V,0.75 V,，路端电压最,小值为,(4.5 V,0.75 V),3.75 V,，而电压表量程为,3 V,，因此需将,电阻,R,置于测量电路外，这样并联电路,的最小电压,U,4.5 V,0.5(1.5,4)V,1.75 V,，小于电压表的量程所以实,验原理如图,T2,7,所示,答案：,如图,T2,7,所示,图,T2,7,总结：,本题中测电源的电动势和内阻时，电压表、电流表,各有一个，且量程固定，但电压表量程较小，不可直接连在电,源两端，此时可利用固定电阻与电源串联，固定电阻起到一定,的分压作用,【,触类旁通,】,1,用图,T2,8,的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻因,蓄电池内阻非常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路,中用了一个保护电阻,R,0,.,除蓄电池、开关、导线外，可供使用的,实验器材还有：,图,T2,8,A,电流表,(,量程,0.6 A,、,3 A),B,电压表,(,量程,3 V,、,15 V),C,定值电阻,(,阻值,1,，额定功率,5 W),D,定值电阻,(,阻值,10,，额定功率,10 W),E,滑动变阻器,(,阻值范围,0,10,，额定电流,2 A),F,滑动变阻器,(,阻值范围,0,200,，额定电流,1 A),(1),电流表选,_,挡，电压表选,_,挡,(2),定值电阻选,_,，滑动变阻器选,_,解析：,先由电源的电动势,E,2.0 V(,一节蓄电池的电动势,),分析，电压表的量程应选,3 V,挡，若选,15 V,挡则不便读数,定值电阻只有两个，若选用,R,0,10,的电阻，则线路上的,电流最大为,0.2,A,，但电流表的最小量程为,0.6 A,，读数也不准,确，故应选,R,0,1,的定值电阻,滑动变阻器接入电路后，改变其阻值时，应使线路中电流,有明显的改变，若阻值过大，反而不利于调节，故选用最大阻,值,R,10,的变阻器,由于定值电阻,R,0,与滑动变阻器,R,已选，则可知电流表选量,程为,0.6 A,挡,答案：,(1)0,0.6 A,0,3 V (2)C E,U,I,流，内阻,r,.,当然，电源内阻也可以用,r,要点,2,实验原理及数据处理,1,作图时，应使尽量多的点分布在直线上，不在直线上的,点均匀分布在直线两侧，个别离直线较远的点可忽略,2,如果,U,I,图象坐标原点是,U,轴、,I,轴的零点，那么图,线与,U,轴交点表示电动势,E,，与,I,轴交点坐标表示电源短路电,E,I,短,求,组别,I,/A,U,/V,1,0.12,1.37,2,0.20,1.32,3,0.31,1.24,4,0.32,1.18,5,0.50,1.10,6,0.57,1.05,【,例,2,】,用电流表和电压表测定电池的电动势,E,和内电阻,r,，,所用的电路如图,T2,9,所示，一位同学测得的,6,组数据如下表,所示,图,T2,9,(1),试根据这些数据在图,T2,10,中作出,U,I,图线,图,T2,10,(2),根据图线得出电池的电动势,E,_V,，电池的内,阻,r,_.,(3),若不作出图线，只选用其中两组,U,和,I,的数据，可利用,公式,E,U,1,I,1,r,和,E,U,2,I,2,r,算出,E,和,r,，这样做可能得出误,差很大的结果，选用第,_,组和第,_,组的数据，求,得,E,和,r,误差最大,的坐标,(0.65,1.0),，连同得出的,E,值代入,E,U,Ir,中，得,r,E,U,I,0.71.,解析：,(2),作图线时应把个别不合理的数据排除，由直线与,纵轴的交点可读出电动势,E,1.46 V,，再读出直线与横轴的交点,(3),选用第,3,组和第,4,组数据求得的,E,和,r,误差最大选用,这两组数据求,E,和,r,，相当于过图中,3,和,4,两点作一直线，利,用此直线求出,E,和,r,，而此直线与所画的直线偏离最大，实际,上，第,4,组数据不合理，已经排除,答案：,(1),如图,T2,11,所示,(2)1.46 0.71 (3)3 4,图,T2,11,【,触类旁通,】,2,某同学采用如图,T2,12,所示的电路测定电源的电动势,和内电阻已知干电池的电动势约为,1.5 V,，内阻约为,1,；电,压表,(,量程,0,3 V,，内阻,3 k),，电流表,(,量程,0,0.6 A,，内阻,1.0),，滑动变阻器有,R,1,(,最大阻值,10,，额定电流,2 A),和,R,2,(,最大阻值,100,，额定电流,0.1 A),各一只,图,T2,12,(1),实验中滑动变阻器应选用,_(,填“,R,1,”,或“,R,2,”),(2),在实验中测得多组电压和电流值，得到如图,T2,13,所,示的电压与电流关系图线，根据图线求出的电源电动势,E,_V,，内阻,r,_.,图,T2,13,解析：,(1),选择阻值小的，方便调节，故选,R,1,；,(2),图线的截距就是电动势，斜率就是内阻注意纵轴,U,的变化是从,0.8,开始的,答案：,(1),R,1,(2)1.46,0.92,要点,3,实物图连线,实物图连接是一类考查学生实验技能和操作能力较为有效,的题型，连线前一定要画出实验电路图，然后按图连线，且必,须注意以下几点：,(1),连线不能交叉；,(2),必须把线接在接线柱上；,(3),电流应从电表正接线柱流入，从负接线柱流出；,(4),变阻器应处在有效控制状态,在实际操作中，画电路图时，各元件的相对位置应尽量与,实物图相吻合；连实物图时，应先串后并，先连控制电路后连,测量电路要特别注意变阻器的分压连接，把变阻器的全电阻、,开关、电源连成干路，让变阻器的部分电阻与测量电路并联即,可,【例,3,】,测量电池的电动势,E,及内阻,r,(,E,约为 6 V，,r,约为,1.5)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)，固定电阻,R,8.5，滑动变阻器,R,(010)，开关 S，导线若干,(1)在下面的虚框中画出实验电路,原理图图中各元件需用题目中所给,出的符号或字母标出,(2)用笔画线代替导线在图 T2 14,中完成实物连线,图,T2,14,解析：,本题考查实验原理和实验图的连接，及处理实验数,据的能力,答案：,(1),、,(2),如图,T2,15,甲、乙所示,图,T2,15,【,触类旁通,】,3,测一待测电源的电动势及内阻所给的实验器材有：待,测电源,E,，定值电阻,R,1,(,阻值未知,),，电压表,V(,量程为,3.0 V,，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,(1),某同学连接了一个如图,T2,16,所示的电路，她接下来,的操作是：,图,T2,16,将,S,2,接到,a,，闭合,S,1,，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的,刻度处于如图,T2,17,甲所示的位置，记录下对应的电压表示数,为,2.20 V,，然后断开,S,1,；,保持电阻箱示数不变，将,S,2,切换到,b,，闭合,S,1,，此时电,压表的读数如图乙所示，然后断开,S,1,.,请你解答下列问题：,图,T2,17,1 1,U R,图丙所示的 图线,图甲所示电阻箱的读数为,_,，图乙所示的电压表,读 数 为,_V,由 此 可 算 出 定 值 电 阻,R,1,的 阻 值 为,_(,计算结果保留三位有效数字,),(2),在完成上述操作后，她继续以下的操作：,将,S,2,切换到,a,，多次调节电阻箱，闭合,S,1,，读出多组电阻,箱的示数,R,和对应的电压表示数,U,，由测得的数据，绘出了如,由此 可求 得电 源电 动势,E,_V,，电 源内 阻,r,_.,答案：,(1)20.00 2.80 5.45,(2)2.9 0.26,