资源简介

(共25张PPT)
12.3 实验：电池电动势和内阻的测量
伏安法测电源电动势和内阻
误差分析
其它法测电源电动势和内阻
知识回顾
1.闭合回路的组成
外电路
内电路
由导线、电源、用电器连成的电路叫做闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
（1）内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
2.闭合电路的欧姆定律
（2）表达式：
（3）适用范围：外电路为纯电阻的闭合电路
3. 路端电压与电流的关系
（1）纵轴截距：
（2）横轴截距：
（3）斜率：
电源的电动势E．
电源的短路电流
I短=E/r
斜率的绝对值表示电源内阻
内阻越大，图线倾斜得越厉害．
U/V
I/A
0
1
2
3
0.5
1.0
1.5
一 伏安法测电源电动势和内阻实验
1.基本原理
闭合电路的欧姆定律：
路端电压
通过电源的电流
2. 实验器材
待测电源，开关，导线，电流表，电压表，滑动变阻器
3.数据处理
用任意两组数据代入公式，解方程组可以求得电池的电动势和内阻。若多取几组数据，多解几组方程组，求出若干组和值，最后求平均值，可以减小误差。
方法一：公式法
方法二：图象法
根据
E=U+Ir
U=E-Ir
I
U
×
×
×
×
×
A
B
电动势E
短路电流
纵坐标可以不从0开始
电源的伏安特性曲线
斜率k绝对值=r
4.电路设计
内
作图线如图实线示（测量值）
可见 越大， 越大，差值（I实 IA ）就越大；
U=0时，差值（I实 IA ）也为0，
∴ E测< E真 ，
r测< r真
真实的 图线如图虚线所示：
斜率增大
U
I
E测
IA
O
U
E真
I真
5.误差分析
外接法
小外偏小
5.误差分析
内接法
作图线如图实线示（测量值）
可见越大，差值就越大；
时差值为0
∴ E测= E真 ， r测> r真
真实的 图线如图虚线所示：
该电路适用于电源内阻很大的情况
I
E
I
UV
U
I测短
O
U路
I真短
大内偏大
要想测出电池的内阻，如果采用内接法，将电流表的内阻与电源的内阻合并为，则可以不计电流表的分压作用。最后测到的结果是相当于电池内阻与电流表内阻的总和，而两者相差又不太多，这样一来误差就会比较大。
5.误差分析
所以应采用外接法。为了减小系统误差，所选用的电压表的内阻应该大一些。
内
6.实验步骤
(1)选定电压表，电流表量程，按图连接好电路。
(2)把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端。
(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I、U)，用同样方法测量几组 I、U 值，记录在表格中。
(4)断开开关，整理器材。
R
S
E
r
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V
电流I/A
7.注意事项
选择仪器的原则：
(1)安全性：电压表、电流表不超量程，滑动变阻器不超过额定电流。
(2)精确性：电压表、电流表要选择合适的量程，使测量时指针的偏角大一些，减小读数时的误差。
(3)方便性：变阻器控制电路时，电流电压变化范围尽可能大一些，以便获得多组数据。
7.注意事项
(4)为了使电池的路端电压变化较明显，电池的内阻宜大些。
(5)干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内阻会明显增大，故在实验中，不要将电流调得过大，且读取电表数据要快，每次读完立即断开电键。
(6)在画 图线（直线）时，要使尽可能多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等，个别偏离直线较远的点应舍去。求r时选取直线上相距较远的两点求斜率可以减小误差。
7.注意事项
(7)由于电池的内阻 一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，这时直线与横轴的交点不再是短路电流，但斜率的绝对值仍然还是电源的内阻 。所以求内阻的一般表达式应该是 =|Δ /Δ | 。
练一练：
例1：在测定一节干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为2 Ω)的电动势和内阻的实验中，滑动变阻器和电压表各有两个供选：
A．电压表量程为15 V;
B．电压表量程为3 V；
C．变阻器为(20 Ω，3 A);
D．变阻器为(500 Ω，0.2 A)
(1)电压表应该选___(填“A”或“B”)，这是因为_______．
(2)变阻器应选___(填“C”或“D”)，这是因为_________．
解析：本题主要考查学生对电学仪器的选择．电学仪器的选择最主要的有两条原则：(1)安全，即不能超量程；(2)方便，即便于读数和调节．由于电源电动势约为1.5 V，故选量程为0～3 V的电压表，读数既准确，又方便，D滑动变阻器的额定电流太小，阻值大，调节不方便，故选C变阻器．
练一练：
答案：B　读数既准确、又方便　C　滑动变阻器D的额定电流太小，最大阻值太大，调节不方便
二 其他方法测电源电动势和内阻实验
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，如何测？
（1）电路如图所示：
（2）数据处理：
若能测出多组 值，以为纵坐标，为横坐标，作出图象，可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距，图线的斜率
1/I
R
r
0
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？
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
改变电阻箱阻值，测出对应的电压
由：
求出电源的电动势和内阻
变式三 今有一个阻值为5 Ω的定值电阻，一个理想电压表（量程大于电源电动势），开关及导线若干，能否测电源电动势和内阻？
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
断开、闭合，记下电压表读数
电源电动势和内阻：
闭合、，记下电压表读数
变式四 今有一个阻值为10 Ω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源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
断开、闭合，记下电压表偏转格数
电源内阻：
闭合、，记下电压表偏转格数
变式五 有两只伏特表V1和V2，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）
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
闭合、，记下读数
闭合、断开，记下读数，读数
，则：
，则：
由上两式可得：
感谢倾听

展开更多......

收起↑