测定电池的电动势和内阻(公开课).ppt

复习回顾：复习回顾：2、电源电动势与内、外电压关系电源电动势与内、外电压关系1、闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律EI短短（2）图象在横轴上的截距为短路电流）图象在横轴上的截距为短路电流I短短（U=0）（3）图象斜率的绝对值为电源内阻）图象斜率的绝对值为电源内阻（I I=0=0）I/AU/V0 0（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E由由U=E-Ir 可知，可知，U U 是是I I 的一次函数。的一次函数。1、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。如何测量这节电池的电动势和内阻。AVSR原理：原理：E=U+IrE=U+Ir思考思考 2、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干一块电流表、一个电键和导线若干,如何测量这如何测量这节电池的电动势和内阻。节电池的电动势和内阻。E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)ARK原理：原理：E=IE=I（R+r)R+r)3、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节如何测量这节电池的电动势和内阻。电池的电动势和内阻。VRK原理：原理：E=U+E=U+URrV VR2V VR1A AA AR1R2一、伏安法测电源电动势和内阻实验一、伏安法测电源电动势和内阻实验1 1、基本原理基本原理2 2、实验基本电路实验基本电路用电流表、电压表与滑动变阻器用电流表、电压表与滑动变阻器AV甲甲：路端电压：路端电压只要测出几组（至少两组）只要测出几组（至少两组）U U、I I值就可求出值就可求出E E、r r闭合电路的欧姆定律：闭合电路的欧姆定律：rAV乙乙：通过电源的电流：通过电源的电流真实值真实值测量值测量值误差分析：误差分析：0E=U+IrE测测E真真r测测r真真 E测测3 3、系统误差原因分析、系统误差原因分析r测测r真真 AV甲AV乙E测测E真真E测测=E真真.-.IU.IU00 仪器选择：仪器选择：电流表：电流表：0 00.6A0.6A电压表电压表:0 03V3V滑动变阻器滑动变阻器:由测量电流确定，一般电流在由测量电流确定，一般电流在0.2A-0.4A,0.2A-0.4A,选用阻值较小的，便于调节选用阻值较小的，便于调节实验时采用甲图所示电路误差较小实验时采用甲图所示电路误差较小vA实验电路及其实物连线图实验电路及其实物连线图返回返回甲4 4、实验数据处理、实验数据处理把所测量的数据代入把所测量的数据代入U=EIr，计算出计算出，同理，把其它几组同理，把其它几组r2、r3、E2、E3算出来，算出来，用公式，用公式，即为所测电源的电动势和内阻。即为所测电源的电动势和内阻。平均值法平均值法图象法图象法EI短短（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E（2）图象在横轴上的截距为短路电流）图象在横轴上的截距为短路电流I短短（U=0）（3）图象斜率的绝对值为电源内阻）图象斜率的绝对值为电源内阻U0由由U=E-Ir 可知，可知，U U 是是I I 的一次函数。的一次函数。（I I=0=0）I/AU/V0 0图象在横轴上的截距图象在横轴上的截距还是短路电流吗？还是短路电流吗？讨论讨论:将图线延长将图线延长,与横纵轴的交点各代表什么情况与横纵轴的交点各代表什么情况?01.51.00.80.40.60.21.11.21.31.4UI不考虑在坐标纸上以电流在坐标纸上以电流I I 为横轴，路端电压为横轴，路端电压U U 为纵轴，描点为纵轴，描点连线画出连线画出U-I U-I 图线，并延长图线，并延长U-I U-I 图线与坐标轴相交，图线与坐标轴相交，（1 1）图线跟纵轴的交点即为电动势）图线跟纵轴的交点即为电动势E E的值；的值；（2 2）图线斜率的绝对值即为内阻的值。）图线斜率的绝对值即为内阻的值。I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3丙丙1.5U/V00.51.01.5I/A0.10.20.30.40.5*甲甲I/A乙乙0.51.01.5U/V0.20.30.40.500.10课堂小结课堂小结U-I法法:I-R法：法：U-R法法：ARsVRsE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)E测测E真真E测测E真真AV乙乙AV甲甲E测测=E真真E测测=E真真r测测r真真 r测测r真真 r测测r真真 四、重要注意事项四、重要注意事项（1 1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置（2 2）使用旧电池）使用旧电池（3 3）实验中将电流不要太大，每次读完数后立即断电）实验中将电流不要太大，每次读完数后立即断电（4 4）画）画U-I U-I 图，描点连线时，应使图线通过尽可能多图，描点连线时，应使图线通过尽可能多 的点，使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，的点，使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏离直线太远的点可舍去。偏离直线太远的点可舍去。（5 5）画）画U-I U-I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，横坐标必须从横坐标必须从0 0开始开始 (这时图线与横轴的交点不再是短路电流这时图线与横轴的交点不再是短路电流)U/I/例例1.一位同学记录的一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据组数据见表。试根据这些数据在下图中画出在下图中画出UI图线，并根据图线读出电池的电动图线，并根据图线读出电池的电动势势E=，电池的内阻，电池的内阻r=.I(A)U(V)0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.051.480.76ErAR1R2例例2.如图示的电路中，如图示的电路中，R1、R2为标为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值势的测量值真实值，内阻的测真实值，内阻的测量值量值真实值，产生误差的原因真实值，产生误差的原因是是。等于等于偏大偏大电流表有内阻电流表有内阻练习练习在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的（）A.一只电流表和一个滑动变阻器一只电流表和一个滑动变阻器B.一只电流表和一只电压表一只电流表和一只电压表C.一只电流表和一个电阻箱一只电流表和一个电阻箱D.一只电压表和一个电阻箱一只电压表和一个电阻箱CDE=I1（R1+RA+r）E=I2（R2+RA+r）例例3.如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是正确的是()A.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；值；B.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；C.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；D.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；vA解：解：E=U+Ir，I=(IA+U/RV)，由于电压表的分流由于电压表的分流作用，对于每个电压值作用，对于每个电压值U1，测得的电流，测得的电流IA小于总电流小于总电流I1，U越大，越大，IA跟跟I1相差越大，相差越大，画出的图线应为实线所示：画出的图线应为实线所示：UIU1IAI1所以内电阻的测量值小于真实值。所以内电阻的测量值小于真实值。C（8分分）现现有有器器材材：量量程程为为10.0mA、内内阻阻约约30-40的的电电流流表表一一个个，定定值值电电阻阻R1=150，定定值值电电阻阻R2=100，单单刀刀单单掷掷开开关关K，导导线线若若干干。要要求求利利用用这这些些器器材测量一干电池（电动势约材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为为=，式中各直接测得量的意义是：，式中各直接测得量的意义是：.2002年河南高考年河南高考12、R1R2R1R2（1）连连图图：左左图图只只用用R1接接入入电电路路；右右图图用用R1和和R2串联接入电路。串联接入电路。（2）I1是外电阻为是外电阻为R1时的电流，时的电流，I2是外电阻为是外电阻为R1和和R2串联时的电流串联时的电流.测量原理测量原理：mAR1mAR2R1E=I1（R1+Rg+r）E=I2（R1+R2+Rg+r）联立联立解得解得注意注意：若只用：若只用R2接在电路中，则电流将超过电接在电路中，则电流将超过电流表的量程，所以用流表的量程，所以用R1和和R2串联接入电路。串联接入电路。解答解答：练习练习 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为阻，已知干电池的电动势约为1.5V1.5V，内阻约，内阻约11，电压表，电压表(0-3V,3k),(0-3V,3k),电流表电流表(0-0.6A,1.0),(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有滑动变阻器有R R1 1(10 2A)(10 2A)和和 R R2 2(100 0.1A)(100 0.1A)各一只各一只;(1)(1)实验中滑动变阻器应选用实验中滑动变阻器应选用 (选填选填R R1 1或或R R2 2).).(2)(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)(3)在实验中测得多组电压和电流值在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的得到如图丙所示的U-IU-I图线图线,由图线可较准确求出该电源电动势由图线可较准确求出该电源电动势E=E=V;V;内阻内阻r=r=.1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA图甲图甲图乙图乙R11.50图线的斜率为图线的斜率为0.7/0.37=1.85r=1.85-RA=0.850.85二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式变式一实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表，变式一实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表，测定电源的电动势和内电阻。如何测？测定电源的电动势和内电阻。如何测？（1）电路如图所示：）电路如图所示：A（2）主要步骤）主要步骤改变电阻箱阻值改变电阻箱阻值R，测出对应的电流，测出对应的电流I由（由（E=I1R1+I1r，E=I2R2+I2r）得：得：若能测出多组若能测出多组I I、R R值，以值，以R R为纵坐标，为纵坐标，为横坐标，作出为横坐标，作出 图象，由于图象，由于，可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距r r，图线的斜率，图线的斜率E=tgE=tg。变式二实验中除了待测电源和电键导线外，只有电阻箱和电压变式二实验中除了待测电源和电键导线外，只有电阻箱和电压 表，如何测？表，如何测？（1）电路如图所示）电路如图所示V1/I1/IR-r-r（2）主要步骤）主要步骤改变电阻箱阻值改变电阻箱阻值R，测出对应，测出对应的电压的电压U由由，求出电源的电动势和内阻求出电源的电动势和内阻1/U1/R00 变式三今有一个阻值为变式三今有一个阻值为55的定值电阻，一个理想电压表的定值电阻，一个理想电压表(量程大量程大 于电源电动势于电源电动势)，开关及导线若干，能否测电源电动势和，开关及导线若干，能否测电源电动势和 内阻？内阻？（2）主要步骤：）主要步骤：（3）电源电动势和内阻：）电源电动势和内阻：闭合闭合K1、K2，记下电压表读数记下电压表读数U2（1）电路如图所示：）电路如图所示：断开断开K2、闭合、闭合K1，记下电压表读数记下电压表读数U1E=U1变式四今有一个阻值为变式四今有一个阻值为1010的定值电阻，一个电压表，开关和导的定值电阻，一个电压表，开关和导 线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能 测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压 量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。要求：要求：画出实验电路图画出实验电路图 简要写出完成接线后的实验步骤简要写出完成接线后的实验步骤 写出需测量的量，计算电源内阻的表达式写出需测量的量，计算电源内阻的表达式（1）电路如图所示：）电路如图所示：（2）主要步骤：）主要步骤：断开断开K2、闭合、闭合K1，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N1 闭合闭合K1、K2，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N2（3）电源内阻：）电源内阻：变式五有两只伏特表变式五有两只伏特表V1V1和和V2V2，量程已知，内阻不知，另有一干，量程已知，内阻不知，另有一干 电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特 表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的 电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）要求：要求：画出测量时所用的电路图画出测量时所用的电路图 以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式（1）电路如图所示：）电路如图所示：S1S1V1S2S2V2（2）主要步骤：）主要步骤：闭合闭合S1、S2，记下，记下V1的读数的读数U1，则则由上两式可得：由上两式可得：闭合闭合S1、断开、断开S2，记下，记下V1的读数的读数，V2的读数的读数U2，则，则AV（一）（一）AV（二）（二）变式六变式六.判断下列电路能否测电源电动势和内阻判断下列电路能否测电源电动势和内阻 （电表都是理想电表）（电表都是理想电表）AV（三）（三）已知电阻已知电阻AV（四）（四）已知电阻已知电阻变式七测量电源变式七测量电源B B的电动势的电动势E E及电阻及电阻r r（E E约为约为4.5V4.5V，r r约为约为1.51.5）器材：量程器材：量程3V3V的理想电压表、量程的理想电压表、量程0.5A0.5A的电流表（具有一定内阻）、的电流表（具有一定内阻）、固定电阻固定电阻R=4R=4、电键、电键K K、滑线变阻器、滑线变阻器RR、导线若干、导线若干要求：要求：画出实验电路原理图（图中各元件需用题目中给出的符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）号或字母标出）实验中，当电流表读数为实验中，当电流表读数为I I1 1时，电压表读数为时，电压表读数为U U1 1，当电，当电 流表读数为流表读数为I I2 2时，电压表读数为时，电压表读数为U U2 2，则可以求出则可以求出E=_E=_ r=_ r=_（用（用I I1 1、I I2 2、U U1 1、U U2 2及及R R表示）表示）（1）电路如图所示：）电路如图所示：AVKBRR