测量电源的电动势和内电阻课件.ppt

1、测定电源的电动势和内阻的误差分析及变式1 1、基本原理基本原理 2 2、实验基本电路、实验基本电路 AV甲闭合电路的欧姆定律：闭合电路的欧姆定律：r rAV乙实验步骤 (1)(1)连接电路，开始开关应处于连接电路，开始开关应处于断开断开状态状态,滑动变阻器滑动变阻器阻值调到最大阻值调到最大.(3)(3)闭合电键，闭合电键，调节滑动变阻器滑片的位置调节滑动变阻器滑片的位置，读出，读出电流电流I I、电压、电压U U的值的值,重复重复 5 5 次次 ,列表记录列表记录.AVKE,r(2)检查检查:电表的指针是否指零电表的指针是否指零 量程选择合适量程选择合适,(4)(4)整理好器材整理好器材,利用

2、利用公式公式或或U-IU-I图象图象处理记录的处理记录的数据数据,求出电源的求出电源的E E和和r.r.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1U.2U-.真真E测测EIU1VI2VI1I2I1U.2U.测测EIU1AU2AU1I2I4 4、实验数据处理、实验数据处理2121211IIIUUIE 把所测量的数据代入把所测量的数据代入U=U=E EIr Ir，计算出计算出 ，21121IIUUr 同理，把其它几组同理，把其它几组 r r2 2、r r3 3、E E2 2、E E3 3算出来，算出来，用公式，用公式，即为所测电源的电动势

3、和内阻。即为所测电源的电动势和内阻。3EEEE3213rrrr321 平均值法平均值法 图象法图象法I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3丙1.5U/V00.51.01.5I/A0.10.20.30.40.5*甲I/A乙0.51.01.5U/V0.20.30.40.500.1注意事项(1)(1)电池的选择电池的选择:为使实验中为使实验中U U随随I I的变化明显，应选用的变化明显，应选用内阻较大内阻较大的电的电池，可以池，可以用旧些的干电池用旧些的干电池，但过旧的电池虽然内阻大，但过旧的电池虽然内阻大，但电动势不稳定，也不宜使用但电动势不稳定，也不宜使用.二、电源电

4、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 1）电路如图所示：）电路如图所示：A（2 2）主要步骤）主要步骤改变电阻箱阻值改变电阻箱阻值R R，测出对应的电流，测出对应的电流I I由（由（E=IE=I1 1R R1 1+I+I1 1r r，E=IE=I2 2R R2 2+I+I2 2r r）得：得：211221II)R(RIIE211122IIRIRIr若能测出多组若能测出多组I I、R

5、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=E=tantan。I1I1RrIER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 1）电路如图所示）电路如图所示V1/IR-r（2 2）主要步骤）主要步骤 改变电阻箱阻值改变电阻箱阻值R R，测出对应，测出对应的电压的电压U 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rRUUE111rRUUE

6、222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 2）主要步骤：）主要步骤：（3 3）电源电动势和内阻：）电源电动势和内阻：RUUUr221闭合闭合K K1 1 、K K2 2 ，记下电压表读数记下电压表读数U U2 2（1 1）电路如图所示：）电路如图所示：断开断开K K2 2、闭合、闭合K K1 1，记下电压表读数记下电压表读数U U1 1E=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

7、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。请设计一个能测定某电线若干，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，电压表量程大于电动势，源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。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 1）电路如图所示：）电路如图所示：（2 2）主要步骤：）主要步骤：断开断开K K2 2、闭合、闭

8、合K K1 1，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N N1 1 闭合闭合K K1 1 、K K2 2 ，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N N2 2（3 3）电源内阻：）电源内阻：221221NNN10RNNNr 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。只有这两只伏特表，电电池，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电动势（已知键和连接导线若干，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）电动势不超过伏

9、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 1）电路如图所示：）电路如图所示：S1V1S2V2（2 2）主要步骤：）主要步骤：闭合闭合S S1 1、S S2 2，记下，记下V V1 1的读数的读数U U1 1，则则 rRUUEV111由上两式可得：由上两式可得：1121UUUUE闭合闭合S S1 1、断开、断开S S2 2，记下，记下V V1 1的读数的读数 ，V V2 2的读数的读数U U2 2，则，则 rRUUUEV11211UAV（一）（一）AV（二）（二）变式六变式六.判

10、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AV（四）（四）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（具有一定内的电流表（具有一定内 阻）、固定电阻阻）、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（

11、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 1）电路如图所示：）电路如图所示：AVKBRR211221IIUIUIE2）（RIIUUr2112VRIIUUr2112211221IIUIUIEAR.EK.VAR.)(11rRIUE)(22rRIUE定值电阻的

12、双重作用（1）对电路起保护作用（2）增大电源内阻，使外电压变化范围增大VA.E rS.V.+A+电压表的量程明显小于电源电动势，只能用于变阻器阻值比较小的时候测量，本来路端电压的变化范围就变大，这样进一步缩水，使路端电压的变化范围进一步减小，将使实验误差很大。因此需要扩大电压表的量程。IR1E rAS.R)(rRIErIER19.0r.VE9.2用安培表和电阻箱法测定电源的电动势和内电阻。并且利用图像法（找解析式是关键）处理实验数据.不管什么方法测电动势和内电阻，实验原理都是闭合电路欧姆定律，RUUUr221.ERK1V.K2.思路：用伏特表和两个定值电阻法测定电源的电动势和内电阻，但是缺一个

13、定值电阻只能建立一个闭合电路欧姆定律的方程式，解不出电动势E和内电阻r两个未知量，必须再建立一个方程。只能用K2闭合时电路的工作状态了。另外如果对用单个伏特表单独测电动势的方法熟悉的话，问题就解决了。1UE rRUUE22RUUU3231UaVRR1K1K2b1UE rRRUUE122)(133rRRUUE思路：属于用伏特表和两个定值电阻法测定电源的电动势和内电阻模型，但是题目多了一个未知量R1,除原来实验方法外，必须再建立一个方程。只能用k1断开K2闭接到a时电路的工作状态了。另外如果对用单个伏特表单独测电动势的方法熟悉的话，问题就解决了。VS2S1R2R1REba00.50.72.81V1

14、/U11/RERRRRU21bRkERERRERRRRU11112121VbE7101621kERR2.12R做本实验时，应该用旧干电池，原因在于其内阻较大，使路端电压有明显变化，以减小实验误差。乙同学的做法与甲同学的做法相比，相当于电源的内阻减小，这样电压表的变化范围减小，误差增大。111RRU VAESRR0【解析解析】由于电源是一节干电池（由于电源是一节干电池（1.5V），所选量），所选量程为程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧姆左右，加上保护电阻，最大电流在阻一般几欧姆左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为左右

15、，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取010能很好地控制电路中的电流和电压，若取能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成测量值小，造成E测测E真真，r测测r真真。