实验9测定电源的电动势和内阻课件.ppt

1、一、实验目的一、实验目的1掌掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律进一步理解闭合电路欧姆定律2掌握用图象法求电动势和内阻的方法掌握用图象法求电动势和内阻的方法三、实验器材三、实验器材 电电池池(被测电源被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔坐标纸、铅笔四、实验步骤四、实验步骤1电电流表用流表用06 A量程，电压表用量程，电压表用3 V量程，按上图所示连接好量程，按上图所示连接好电路电路2把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端把滑动变阻器的滑片

2、移动到使阻值最大的一端3闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据组数据(U1，I1)用同样方法测量几组用同样方法测量几组I、U值填入表格中值填入表格中4断开开关，拆除电路，整理好器材断开开关，拆除电路，整理好器材五、数据处理五、数据处理本本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法二是描点画图法第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A法一取六组对应的法一取六组对应的U、I数据，数据满足关系式数据，数据满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r

3、让第让第1式和第式和第4式联式联立方程，第立方程，第2式和第式和第5式联立方程，第式联立方程，第3式和第式和第6式联立方程，式联立方程，这样解得三组这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势，取其平均值作为电池的电动势E和内阻和内阻r的大小的大小六、注意事项六、注意事项1为为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些些(选用已使用过一段时间的干电池选用已使用过一段时间的干电池)2在实验中不要将在实验中不要将I调得过大，每次读完调得过大，每次读完U和和I的数据后应立的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，即断开电源，以

4、免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得使得E和和r明显变化明显变化3测出不少于测出不少于6组组I和和U的数据，且变化范围要大些，用方程的数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的组求解时，类似于逐差法，要将测出的U、I数据中，第数据中，第1和第和第4组为一组，第组为一组，第2和第和第5组为一组，第组为一组，第3和第和第6组为一组，组为一组，分别解出分别解出E、r值再求平均值再求平均4在画在画UI图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个

5、别离开直线较远的点，以减小偶然误差直线较远的点，以减小偶然误差七、误差分析七、误差分析1由由读数和电表线性不良引起误差读数和电表线性不良引起误差2用图象法求用图象法求E和和r时，由于作图不准确造成误差时，由于作图不准确造成误差3本实验采用图所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于本实验采用图所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流电压表的分流IV引起的，使电流表的示数引起的，使电流表的示数I测测小于电池的输出电小于电池的输出电流流I真真因为因为I真真I测测IV，而，而IVU/RV，U越大，越大，IV越大，越大，U趋近于零时趋近于零时IV也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交也趋近于

6、零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如右图所示，显然，值，比真实值偏小修正后的图线如右图所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，的测量值都比真实值偏小，r测测r真真、E测测E真真4若采用如下左图所示电路，电流是准确的，当若采用如下左图所示电路，电流是准确的，当I很小时，很小时，电流表的分压很小，但随电压的增大，电流电流表的分压很小，但随电压的增大，电流I增大，电流增大，电流表的分压作用也逐渐增大此种情况的表的分压作用也逐渐增大此种情况的UI图线如右图图线如右图所示，所

7、以所示，所以E测测E真真、r测测r真真八、实验改进八、实验改进 由由于在测量电路中，电压表的分流作用和电流表的分压作用，于在测量电路中，电压表的分流作用和电流表的分压作用，给实验带来了系统误差，以下为两种有针对性的改进措施给实验带来了系统误差，以下为两种有针对性的改进措施1实验时可以引入辅助电源，如图所示，实验时可以引入辅助电源，如图所示，E为辅助电源，利用为辅助电源，利用当辅助回路和测量回路的电流相等时灵敏电流计当辅助回路和测量回路的电流相等时灵敏电流计G中无电流中无电流这一特点，在测量电路中没有电流表的情况下，仍能测得其这一特点，在测量电路中没有电流表的情况下，仍能测得其回路中的电流，从而

8、消除由于电流表的内阻带来的误差回路中的电流，从而消除由于电流表的内阻带来的误差2在实验中由于电压表的分流，从而使电流表的示数小于在实验中由于电压表的分流，从而使电流表的示数小于流过电源的电流，而给测量带来误差可以将电压表的流过电源的电流，而给测量带来误差可以将电压表的内阻测出，进而求出电压表的分流内阻测出，进而求出电压表的分流IV，那么通过电源的，那么通过电源的电流就为电流就为IEIAIV，就可以消除由于电压表的分流而带，就可以消除由于电压表的分流而带来的误差来的误差某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内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阻，使用

9、的器材还包括定值电阻(R05)一个，开关两个，一个，开关两个，导线若干，实验原理如图导线若干，实验原理如图(a)实验原理和实验误差实验原理和实验误差(1)在图在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路请完成余的实物图中，已正确连接了部分电路请完成余下电路的连接下电路的连接(2)请完成下列主要实验步骤：请完成下列主要实验步骤：A检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是所示，读得电阻值是_B将开关将开关S1闭合，开关闭合，开关S2断开，电压表的示数是断开，电压表的示数是149 VC将开关将开关S2_ ，电压表的示数是，电压

10、表的示数是116 V；断开开；断开开关关S120 闭合闭合(3)使用测得的数据，计算出于电池的内阻是使用测得的数据，计算出于电池的内阻是_(计算计算结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏际值偏_(填填“大大”或或“小小”)0.69小小 实验数据的处理实验数据的处理(1)图乙中电阻为_的数据点应剔除；(2)在坐标纸上画出1U12R 关系图线；(3)图线的斜率是_(V11)，由此可得电池电动势E_V800.004 441.50 V某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以精确测某同学设

11、计了一个如图所示的实验电路，用以精确测定电源的电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组定电源的电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组(电动势约电动势约3 V)、电压表、电压表(量程量程3 V，内阻约几千欧，内阻约几千欧)、电阻、电阻箱箱(0999999)、滑动变阻器、滑动变阻器(010)、单刀双掷开关、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干单刀单掷开关各一个及导线若干 实验创新设计实验创新设计(1)为精确测得电源的电动势和内阻，该同学想先测得电压表为精确测得电源的电动势和内阻，该同学想先测得电压表的内阻，按如图所示的电路连线，通过控制开关状态来实现，的内阻，按如图所示的电路连线，

12、通过控制开关状态来实现，则开关则开关S2应打在应打在_(a端还是端还是b端端)，开关，开关S1应应_(闭合还是断开闭合还是断开)；(2)简要写出利用上图所示电路测量电压表内阻的实验步骤；简要写出利用上图所示电路测量电压表内阻的实验步骤；b断开断开为保证电路安全，先将滑动变阻器滑片滑至为保证电路安全，先将滑动变阻器滑片滑至c端；端；然后将然后将S2打在打在b端，端，S1断开；断开；先将电阻箱阻值置于零，调节滑动变阻器使电压表满偏；先将电阻箱阻值置于零，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，此时电阻箱

13、的数值即是电压表的内阻此时电阻箱的数值即是电压表的内阻(4)写出电源电动势真实值的表达式_，并比较真实值与测量值之间的关系E真_E测；(5)试分析用上述实验器材，能否建立U1R图象来求解电源的电动势和内阻？为什么？(3)简要写出利用上图所示电路测量电源的电动势和内阻的实验步简要写出利用上图所示电路测量电源的电动势和内阻的实验步骤；骤；将开关将开关S2打在打在a上，滑动变阻器滑片滑至上，滑动变阻器滑片滑至d端，接通开关端，接通开关S1；电路中电压表和电阻箱并联，改变电阻箱的阻值，电压表的电路中电压表和电阻箱并联，改变电阻箱的阻值，电压表的示数会相应发生变化；示数会相应发生变化；电阻箱的电阻约几千

14、欧，远大于电源的内阻，当电阻箱的电阻变电阻箱的电阻约几千欧，远大于电源的内阻，当电阻箱的电阻变化时，电压表的示数几乎不变，或变化很小，从电压表上很难读化时，电压表的示数几乎不变，或变化很小，从电压表上很难读出来，所以不宜用出来，所以不宜用U UI/RI/R的图象来求解电源的电动势和的图象来求解电源的电动势和内阻内阻E真U(URURV)r1在测电源电动势和内阻实验中，下列说法正确的是 ()A用新电池较好 B用旧电池好C新、旧电池一样 D以上说法都不对B2(2013浙江理综浙江理综)采用如图所采用如图所示的电路示的电路“测定电池的电动势和测定电池的电动势和内阻内阻”(1)除了选用照片中的部分器除了

15、选用照片中的部分器材外，材外，_(填选项填选项)；A还需要电压表还需要电压表 B还需要电流表还需要电流表C还需要学生电源还需要学生电源 D不再需要其他器材不再需要其他器材A(2)测量所得数据如下：测量所得数据如下：123456R/121008060402I/A060070080089100120U/V090078074067062043用作图法求得电池的用作图法求得电池的内阻内阻r_；(3)根据第根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA_075022 3(2014安徽蚌埠质检安徽蚌埠质检)听说水果也能做电池，某兴趣小组的听说水果也能做电池，某兴趣小组的同

16、学用一个柠檬做成电池，他们猜想水果电池内阻可能较大，同学用一个柠檬做成电池，他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的电阻实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下表格中下表格中外电阻R/电流I/mA电流倒数 /mA19 0000050 219928 0000052 818946 0000059 416845 0000063 3158

17、04 0000068 01471I1(1)利用图象法处理数据可以减小实验误差在讨论作图方案时，利用图象法处理数据可以减小实验误差在讨论作图方案时，甲同学认为应作甲同学认为应作RI图，而乙同学认为应该作图，而乙同学认为应该作R1/I1/I图，你认为图，你认为哪个同学的想法更科学？哪个同学的想法更科学？_(填填“甲甲”或或“乙乙”)，其简单理，其简单理由是由是_(2)按照按照(1)中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象(3)利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为 _V，内阻为内阻为 _ 乙乙画出的画出的RI

18、(1)图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻0.751.29 00011 000105-5-101051520)10/(3R)/(11mAI4为了测定一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图甲所为了测定一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由正常，当将滑动变阻器的滑片由A端向端向B端逐渐滑动时，发现电端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近15 V且几

19、乎不变，且几乎不变，直到当滑片滑至临近直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化，这种情况端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出现上述情况的原因是现上述情况的原因是_改进方法是改进方法是_改进后，测出几组电改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出如图乙所示的图象，由图象可知，这流、电压的数值，并画出如图乙所示的图象，由图象可知，这个电池的电动势为个电池的电动势为E_V，内阻，内阻r_滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短选择阻值更小的滑动变阻器选择阻值

20、更小的滑动变阻器148245(2013新课标全国新课标全国，23)某学生实验小组利用图甲所示电路，某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻测量多用电表内电池的电动势和电阻“1k”挡内部电路的总挡内部电路的总电阻使用的器材有：多用电表；电压表：量程电阻使用的器材有：多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值千欧；滑动变阻器：最大阻值5 k；导线若干；导线若干回答下列问题：回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻将多用电表挡位调到电阻“1k”挡，再将红表笔和黑表笔挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点，调零点(2)将图甲中多用电表的红表笔和将图甲

21、中多用电表的红表笔和_(填填“1”或或“2”)端端相连，黑表笔连接另一端相连，黑表笔连接另一端短接短接1(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示多用电表和电压表的读数所示，这时电压表的示数如图丙所示多用电表和电压表的读数分别为分别为_k和和_ V(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零此时多调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零此时多用电表和电压表的读数分别为用电表和电压表的读数分别为120 k和和400 V从测量数从测量数据可知，电压表的内阻为据可知，电压表的内阻为_ k

22、150360120(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示根据前面理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_V，电阻电阻“1k”挡内部电路的总电阻为挡内部电路的总电阻为_ k9001506(2012重庆理综重庆理综)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动和家乡盛产的柑橘制作了果汁电

23、池，他们测量这种电池的电动势势E和内阻和内阻r，并探究电极间距为，并探究电极间距为E和和r的影响实验器材如题图的影响实验器材如题图所示所示测量测量E和和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压压U和流过电源的电流和流过电源的电流I，依据公式，依据公式_，利用测量，利用测量数据作出数据作出UI图象，得出图象，得出E和和r将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在题图中用笔画线代替导线连接电路影响，请在题图中用笔画线代替导线连接电路UEIr实验中依次减实验中依次减小铜

24、片与锌片的小铜片与锌片的间距，分别得到间距，分别得到相应果汁电池的相应果汁电池的UI图象如下图中图象如下图中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)，电源内阻，电源内阻_(填填“增增大大”、“减小减小”或或“不变不变”)曲线曲线(c)对应的电源电动势对应的电源电动势E_ V，内阻，内阻r_，当外电路总电阻为，当外电路总电阻为2 500 时，时，该电源的输出功率该电源的输出功率P_mW(均保留三位有效数字均保留三位有效数字)不变不变增大增大0.9754780.268