电学实验三测定电源的电动势和内阻.docVIP

幻灯片1 (三)测定电源的电动势和内阻 一、实验目的 1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律． 2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法． 幻灯片2 二、实验原理 1．实验依据：闭合电路欧姆定律． 2．实验电路：如图甲所示． 幻灯片3 幻灯片4 4．作图法数据处理：如图乙所示． (1)图线与纵轴交点为电动势E. 幻灯片5 三、实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔． 四、实验步骤 1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图甲所示连接好电路． 2．把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端． 3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(U1，I1)．用同样方法测量几组I、U值．填入表格中． 4．断开开关，拆除电路，整理好器材． 幻灯片6 五、数据处理 本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法. 方法一　取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小． 幻灯片7 幻灯片8 六、误差分析 1．由读数和电表线性不良引起误差． 2．用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差． 3．本实验采用的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真．因为I真＝I测＋IV，而IV＝U/RV，U越大，IV越大，U趋近于零时IV也趋近于零．所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小．修正后的图线如右图所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测＜r真、E测＜E真． 幻灯片9 4．若采用如图甲所示电路，电流是准确的，当I很小时，电流表的分压很小，但随电流I增大，电流表的分压作用也逐渐增大．此种情况的UI图线如图乙所示，所以E测＝E真、r测r真． 幻灯片10 七、注意事项 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)． 2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化． 3．测出不少于6组I和U的数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的U、I数据中第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均． 幻灯片11 4．在画UI图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差． 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．要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝| |计算出电池的内阻r. 幻灯片12 类型一　实验原理及仪器选取 【例1】　在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中： (1)备有如下器材： A．干电池1节； B．滑动变阻器(0～20 Ω)； C．滑动变阻器(0～1 kΩ)； D．电压表(0～3 V)； E．电流表(0～0.6 A)； F．电流表(0～3 A)； G．开关、导线若干． 其中滑动变阻器应选________，电流表应选________．(只填器材前的序号) 幻灯片13 (2)为了最大限度地减小实验误差，请在下面的虚线框中画出该实验最合理的电路原理图． 幻灯片14 【解析】　(1)由于干电池的电动势约为1.5 V，且要求滑动变阻器便于调节，所以滑动变阻器应选B，由于考虑实验电流过大时E、r变化明显，一般通电电流不太大，通常最大为0.6 A，所以电流表应选E. (2)由于采用电流表内接法时，实验误差较小，故电路原理图如图所示． 【答案】　(1)B　E　(2)见解析 幻灯片15 类型二　实物连图及数据处理 【例2】　(2013年黄冈模拟)某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2 Ω的保护电阻R0，实验电路如图甲所示． 幻灯片16 (1)按电路原理图甲连接实物图乙． (2)该同学连好电路后，顺利完成实验，测得下列五组数据： 幻灯片17 根据数据在图丙坐标系上画出U-I图象，并求出该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.