1、学生实验：测量电源的电动势和内阻学生实验：测量电源的电动势和内阻选修选修3-1教科版教科版第二章第第二章第5节节1 1、基本原理基本原理 2 2、实验基本电路实验基本电路：路端电压：路端电压 ：通过电源的电流：通过电源的电流 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：rAVS甲RAVS乙R常规方法：伏安法测常规方法：伏安法测E、r（UI法）法）3、实验器材、实验器材电池电池(被测电源被测电源)、电压表（、电压表（03V）、电流表（）、电流表（00.6A）、滑动变阻器、开关、导线、滑动变阻器、开关、导线
2、、坐标纸坐标纸。4、数据处理、数据处理多次测量平均值法多次测量平均值法2121211IIIUUIE 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 ，21121IIUUr 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。3EEEE3213rrrr321 图象法图象法I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3丙1.50.50U/V1.01.5I/A0.1 0.2 0.30.40.5*甲I/A乙0.51.01.5U/V0.20.30.40.500.15 5、系统误差
3、原因分析、系统误差原因分析r 测测 r真真 E测测 r真真 ARrr测真真测测EE误差原因：电流表的误差原因：电流表的分压流作用分压流作用适用适用:RA r 如：太阳能电池、纽扣电池如：太阳能电池、纽扣电池6 6、重要注意事项、重要注意事项（1 1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大阻值最大位置处位置处（2 2）使用）使用内阻较大内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后调得太大，每次读完数后立即断电立即断电，以免使电动势和内，以免使电动势和内阻发生变化阻发生变化（3 3）要测出不小于）要测出不
4、小于6 6组、数据，且组、数据，且变化范围要大变化范围要大一些一些（4 4）画）画图线时，应使图线时，应使图线通过尽可能多的点图线通过尽可能多的点，并，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。太远的点可舍去。（5 5）画）画U-I U-I 图线时，图线时，纵轴的刻度可以不从零开始纵轴的刻度可以不从零开始，而是，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始（但横坐标必须从根据测得的数据从某一恰当的值开始（但横坐标必须从0 0开始开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线图线与纵轴
5、的截距仍为电动势与纵轴的截距仍为电动势E E，图线的斜率的绝对值仍为内，图线的斜率的绝对值仍为内阻阻r.r.例例1测量电源的电动势测量电源的电动势E及电阻及电阻r（E约为约为4.5V，r约为约为1.5）器材：量程器材：量程3V的理想电压表、量程的理想电压表、量程0.5A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=4、电键、电键K、滑线变阻器、滑线变阻器R、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I1时，电压
6、表读数为时，电压表读数为U1，当电，当电 流表读数为流表读数为I2时，电压表读数为时，电压表读数为U2，则可以求出则可以求出E=_ r=_（用（用I1、I2、U1、U2及及R表示）表示）（1）电路如图所示：）电路如图所示：AVKBRR211221IIUIUIE2）（RIIUUr2112伏安法伏安法非常规法非常规法EE测1、电阻箱和电流表测定法（、电阻箱和电流表测定法（IR)R1AR2K1K2ARK E=I 1(R1+r)E=I2(R2+r)ArrRr测1/IR-r若能测出多组若能测出多组I、R值，以值，以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
7、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，图线的斜率，图线的斜率E=tg。I1I1RrIER2、电阻箱和电压表测定法、电阻箱和电压表测定法（UR法）法）VRKK2R1VR2K1 E=U1+U1r/R1 E=U2+U2r/R2EE测rr测理想电压表、定值电阻测定理想电压表、定值电阻测定S1S2将将S1闭合，闭合，S2断开，记下电压表读断开，记下电压表读数数U1，S1、S2均闭合，记下电压表均闭合，记下电压表读数读数U2，则电源电动势则电源电动势E=U1RUrUU221RUUUr221例例2今有一个阻值为今有一个阻值为5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
8、大于电量程大于电源电动势源电动势)，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：RUUUr221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例例3今有一个阻值为今有一个阻值为10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
9、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 表量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。表量程大于电动势，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：221221NNN10RNNNr 3、两块电压表测定、
10、两块电压表测定已知两只量程合适的电压表已知两只量程合适的电压表V1、V2及及V1的内阻的内阻R1，一只单刀双掷开关，一只单刀双掷开关S 设当开关设当开关S S与与1 1接触时，电压表接触时，电压表V1V1的读数为的读数为U U0 0；当开关；当开关S S与与2 2接接触时，电压表触时，电压表V V1 1、V V2 2的读数分的读数分别为别为U U1 1、U U2 2，由欧姆定律，由欧姆定律E=U+IrE=U+Ir，即有，即有可得可得例例4有两只伏特表有两只伏特表V1和和V2，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
11、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：S1V1S2V2（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 rRUUEV111由上两式可得：由上两式可得：1121UUUUE闭合闭合S1、断开、断开S2，记下，
12、记下V1的读数的读数 ，V2的读数的读数U2，则，则 rRUUUEV11211U4、两只电流表测定、两只电流表测定w例例5.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：备有下列器材：干电池（电动势干电池（电动势E约为约为1.5V，内电阻，内电阻r约为约为1.0）；）；电流表电流表G（满偏电流（满偏电流3.0mA，内阻）；，内阻）；电流表电流表A（量程（量程00.6A，内阻约为，内阻约为0.5）；）；滑动变阻器滑动变阻器R（020，10A）；）；滑动变阻器；滑动变阻器；定值电阻；定值电阻；开关和导线若干。开关和导线若干。（1）为了能准确地进行
13、测量，也为了操作方便，）为了能准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是实验中应选用的滑动变阻器是_。（填。（填写数字代号）写数字代号）（2）请画出实验原理图。）请画出实验原理图。解析：由闭合电路欧姆定律解析：由闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知，可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，但只要能测出两组路端电压和电流即可，但题目中只给出两个电流表且其中一个电流题目中只给出两个电流表且其中一个电流表表G的内阻已知，可以把内阻已知的电流的内阻已知，可以把内阻已知的电流表和定值电阻串联改装成一个电压表。为表和定值电阻串联改装成一个电压表。为了减少误差，滑动变阻器需选了减少误差，滑动变阻
14、器需选，设计实，设计实验原理图如图所示。验原理图如图所示。分别测两组电流表分别测两组电流表G和和A的读数，即有的读数，即有可得 课后练习课后练习E rAR1 R21.如图示的电路中，如图示的电路中，R1、R2为标准电为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值的测量值 真实值，内阻的测量真实值，内阻的测量值值 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2.在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导
15、线配合下列哪组仪器，可以达到测池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的定目的 （）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C D3.如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正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，
16、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，I A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 4.（
17、8分）现有器材：量程为分）现有器材：量程为10.0mA、内、内阻约阻约30-40 的电流表一个，定值电阻的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻，定值电阻R2=100 ，单刀单掷开关，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（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R1 R2R1 R2 （1）连图：左图只用）连图：左图只用R1接入电路；右图接入电路；右图用用R1和和R2串联接入电路。串联接入电路。22121RIIII（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22121RIIIIE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：
