AEBA文说说测定电源的电动势和内阻的原理及其应用.docVIP

说说“测定电源的电动势和内阻高考大纲明确指出：高考测试把对能力考核放在首位，而实验内容是考查学生高层次思维能力的题材。电学实验由于内容和变式丰富，成为高考实验题首选题材。“测定电源电动势和内阻”作为一个基本的电学实验，频频出现在高考试题中高考中该实验的方法不再拘泥于方法，而是需要考生进行创新，这对我们的能力提出了更高的要求。实验原理：闭合电路欧姆定律I=E/（R＋r）变式为E=U＋Ir利用电流表和电压表测出两组电路中的路端电压U和电路中的电流I就可联立方程组求出电源电动势和内阻。 二．电路设计：从原理来看，要求测量路端电压U和流过电源的总电流I，而实际电路中，无法找到同时测量两个量的电路。由设计原理可以找到两种相近电路：如图甲和乙。就两种电路讨论其误差大小。 （1） 分析电路图的误差情况： 如果电压表、电流表当作理想电表，可用下列方程表达各量间的关系 E测=U1+I1r测 -----------------E测=U2+I2r测 -----------------E测、r测表示存在误差的电源电动势和内阻的测量值，如果考虑电压表内阻RV的分流作用，实际情况下各量间的关系可用如下方程表示E真=U1+（I1+ ）r 真 ----------------E真=U2+（I2+ ）r真 -----------------方程中E真、r真则为电源电动势和内阻的真实值，对以上4个方程进行整理由数学关系可知r测＜ r真 E测＜ E真。 （2） 分析电路图的误差情况 类同于图的分析仍可列出下列方程， E测=U1+I1r测 --------E测=U2+I2r测 --------E真=U1+I1RA+I1r真 -------------E真=U2+I2RA+I2r真 ------------由以上4方程整理后可得下列关系， r测 = RA+r真E测= E真 由方程可以看出此电路的误差为 r测＞r 真 E测= E真。RA也很小，为减小测量误差，常采用图甲所示电路，而不用乙所示电路.如采用甲图所示电路进行测量，用于电压表的分流作用，会使电动势E和内电阻r的测量值都比真实值偏小，但由于RVr真，所以电动势和内电阻的测量误差都不太大. 三．按课本要求的实验程序： [实验目的]：测定电池的电动势和内电阻。 [实验原理]：如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值。 方法一：利用闭合电路的欧姆定律求出几组 、r值，最后分别算出它们的平均值。 方法二：可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图象（如图2）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。 [实验器材]：待测电池，电压表（0－3V），电流表（0－0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。 [实验步骤]：1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。 2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。4．打开电键，整理好器材。5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。建议最好用作图法求解、r。 [注意事项] 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。 2．干电池在大电流放电时，电动势 会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 3．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 、r值再平均。 4．在画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不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。 5．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，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）。这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。 四．从变式题看方法拓展： 1. 用一只电压表和一只电流表测量时，遇到要烧毁电表情况。 例1：（2005年河南高考）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。器材：量程3V的理想电压表 ，量程0.5A的电流表 （具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑线变阻器R′，电键K，导线若干。①画出实验电路原理图.图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出.②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电