资源简介

(共17张PPT)
3 实验：电池电动势和内阻的测量
第十二章 电能 能量守恒定律
提出问题：现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么？
1. 伏安法： 给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块安培表、一块伏特表、一个开关和导线若干 ， 如何测量这节电池的电动势和内阻？
A
V
S
R
原理：E = U + Ir
E = U1+ I1r
E = U2+ I2r
实验思路
2. 安阻法： 给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块安培表、一个开关和导线若干 ， 如何测量这节电池的电动势和内阻？
E = I1 ( R1 + r )
E = I2 ( R2 + r )
A
R
S
原理: E = I ( R + r )
3. 伏阻法：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 ， 如何测量这节电池的电动势和内阻？
V
R
S
原理: E = U +
U
R
r
E = U1 +
U1
R1
r
E = U2 +
U2
R2
r
实验中需要测量路端电压U和电流I两个物理量。然而，是否只需测量两组U、Ⅰ数据，联立方程解得E和r就行呢
只测量两组数据，通过联立方程解得E和r，看起来比较简单，误差却可能较大。只有多次测量，并对数据进行处理，才能减小误差。所以，应该使用滑动变阻器改变外电路的电阻，进行多次测量。
物理量的测量
1.计算法求E、r
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值再求平均值。
数据分析（伏安法）
I
U
×
×
×
×
×
2.图像法
电动势E
纵坐标可以不从0开始
斜率的绝对值表示内阻
（1）以电压U为纵轴、电流I为横轴建立U—I坐标系，合理选择标度，使图线分布空间大。
（2）尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，以减小偶然误差。
（3）可使纵坐标不从零开始，此时图像与横轴交点不再表示短路电流。
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
.
.
.
.
.
1.4
1.6
将横轴向上平移影响图线的斜率吗？影响图线的横截距吗
思考
实验器材：电流表、电压表、滑动变阻器、开关各1个、干电池 、导线若干
参考案例：伏安法测量干电池电动势和内阻
1. 确定电流表和电压表的量程，按图示电路把器材连好。
实验步骤
A
V
S
R
2.把滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻最大；
3.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数；
4.用同样的方法，测量几组电压、电流的数值并记录下来；
5.断开开关，整理好器材；
6.根据测量的数据求解。
注意事项
1. 为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池)。
2. 电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势 E 、内阻 r 会明显变化，故长时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A，因此，实验中不要将 R 调得过小，读电表示数要快，每次读完应立即断电。
3. 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，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，再求平均值．
4. 计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻 r
5. 干电池内阻较小时，U 的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如下图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用。为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标 I 必须从零开始)，如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势．用 r ＝| ΔU/ΔI |求电池的内阻 r。
6. 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。这样可使偶然误差得到部分抵消，提高精确度。
U
I
测量值
×
×
×
真实值
I真
Iv
A
V
K
E，r
I测
伏安法误差分析（图像法）
1.内接法
（1）本实验中，存在的系统误差是由于电压表的分流引起。
（2）由U-I图线可知，该实验的测量结果将导致电源的电动势E和内阻r都偏小。
A
V
K
E，r
2.外接法
（1）本实验中，存在的系统误差是由于电流表的分压引起。
（2）由U-I图线可知，该实验的测量结果将导致电源的内阻r偏大，但电动势E测=E真
U
I
测量值
×
×
×
真实值
U外
U测
UA
谢谢 !

展开更多......

收起↑