测定电源电动势和内阻及误差分析.pptx

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,测定电源电动势和内阻,一、实验原理,闭合电路欧姆定律,E=U+Ir,E=U,1,+I,1,r,E=U,2,+I,2,r,求出,E,、,r,电压表、电流表测,U,、,I,还可以：,U=IR,电流表、两个定值电阻,I=U/R,电压表、两个定值电阻,二、实验方案和电路图,1,、用电压表、电流表测电池的,E,、,r,2,、用电流表、定值电阻测电池的,E,、,r,电阻箱,A,V,3,、用电压表、定值电阻测电池的,E,、,r,电阻箱,二、实验方法,1,、水果电池,优点：,内阻较大,缺点：,内阻易变化,2,、测出多组作图求解,一、实验原理,1,、实验原理：由,E=U,+I,r,和,E=U,2,+I,2,r,计算求得,E,和,r,2,、注意事项：,（,1,）仪器的选择：,电流表选择,00.6A,，,电压表选择,03V,，,滑动变阻器采用限流接法，且阻值选择较小的为好,。,为了使电池的路端电压变化明显，,电池的内阻宜大些,，可选用已使用过,一段时间的,1,号干电池。,实验电路图,A,。,V,（,1,）,I,真,I,I,V,R,E,、,r,。,A,V,（,2,）,R,E,、,r,注意事项,:,（,2,）干电池在大电流放电时，电动势,E,会明显下降，内阻,r,会明显增大，,故长时间放电不宜超过,0.3A,，短时间放电不宜超过,0.5A,。因此，实验中不要将,I,调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。,（,3,）,要测出不少于,6,组,I,、,U,数据，且变化范围要大些,，用方程组求解时，要将测出的,I,、,U,数据中，第,1,和第,4,为一组，第,2,和第,5,为一组，第,3,和第,6,为一组，分别,解出,E,、,r,值再平均。,在画,U,-,I,图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。,个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。,二、处理数据方法：（,1,）计算法（,2,）图象法,u,I,0,A,B,1,、特点：,A,点电压值为电动,势的值,直线,AB,的斜率的绝,对值为内阻值,.,2,、注意：纵坐标的起点值,误差分析有三种方法：计算法、图象法、等效法。,三、误差分析（一）：,（,1,）计算法：,(,相对电源,A,外接）,设,E,和,r,为测量值,E,1,和,r,1,为真实值,由,E=U,+I,r,和,E=U,2,+I,2,r,解得,E=(I,2,U,1,I,1,U,2,),/,（,I,2,-I,1,）,r=,（,U,1,U,2,）,/,（,I,1,I,2,）,若考虑电流表和电压表的内阻，对于图（,1,）有：,E,1,=U,1,+,（,I,1,+U,1,/R,V,）,r,1,E,1,=U,2,+,（,I,2,+U,2,/R,V,）,r,1,解得：,E,1,=,（,I,2,U,1,I,1,U,2,）,/,（,I,2,I,1,）（,U,1,U,2,)/R,V,）,r,1,=,（,U,1,U,2,）,/,（,I,2,I,1,）（,U,1,U,2,）,/R,V,比较得：,E,E,1,r,r,1,A,。,V,I,V,误差分析（二）：,（,2,）图象法：,先画测量线,再画真实线,I,真,=I+I,V,I,真,=I+U/R,V,当,U=0,时，,I,真,=I,当,U,越大时，,I,V,越大。,从图可知：,E,测,E,真,r,测,r,真,U,I,U,1,U,2,I,测,I,真,0,真实线,测量线,A,。,V,I,V,误差分析（三）：等效法,可以把电源和电压表看成一个整体，这样测得的就是这个整体的端电压和通过这个整体的电流，计算出的就是这个整体的电动势和这个整体的内电阻。根据戴维宁定理，这个整体的电动势相当于开路时电压表所分得的电压，整体的电阻相当于电源和电压表并联的阻值。即：,从电源看：如电流表内接,如不考虑电表影响：,，,由于电流表的分压，电压表的示数,U,不是电源的路端电压,U,0,，有,U,r,真,二、实验方案和电路图,1、用电压表、电流表测电池的,E、r,2、用电流表、定值电阻测电池的,E、r,电阻箱,A,V,3、用电压表、定值电阻测电池的,E、r,二、实验方法,1、水果电池,优点：,内阻较大,缺点：,内阻易变化,2、测出多组作图求解,电阻箱,例题一,要求测量由,2,节干电池串联而成的电池组的电动势,E,和内阻,r,（约几欧），提供下列器材：电压表,V,1,（量程,3v,、电阻,1k,),电压表,V,2,（量程,15V,，内阻,2k,）,电阻箱（,0999,），电键，导线若干。某同学用量程为,15V,的电压表连接成如图所示电路，实验步骤如下：,（,1,）合上电键,S,，将电阻箱,R,阻值调到,R,1,=10,，,读得电压表的读数为,U,1,；,（,2,）将电阻箱,R,阻值调到,R,2,=20,，,读得电压表读数为,U,2,，由,U,1,=E,U,1,r/R,1,U,2,=E,U,2,r/R,1,解得,E,、,r,为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？,。,R,V,E r,S,例题一解析：,因为电源是两节干电池,E=3V,选用量程为,15V,的电压表,表盘利用率不大,表的指针不可能指到量程的,1/2,测量时,系统误差较大,.,故应选用量程为,3V,的电压表进行测量,.,若用两个方程求解,所取数据只有两组带来较大的偶然误差,故应用图线取值较为准确,.,提出：若用一节干电池，可否测电池的电动势？哪个效果好？,例题二,现有器材：量程为,10.0,mA,、内阻约,30,40,的电流表一个,定值电阻,R,1,=150,定值电阻,R,2,=100,单刀单掷开关,S,导线若干,.,要求利用这些器材测量一干电池的电动势（电动势约,1.5V,）,（,1,）按要求在实物图上连线,.,（,2,）用已知量和直接测得量表示待测电动势的表达式为,E=,式中各直接测得量的意义是：,。,mA,R,1,R,2,S,。,mA,R,1,R,2,S,+,小结,1,、测定电源的电动势和内阻常用三种方法：,E=U,Ir E=I,（,R,r,）,E=U,（,1,r/R,）,2,、数据处理方法：计算法和图象法,3,、误差分析方法：计算法和图象法、等效法,