实验九　测定电源的电动势和内阻.pptVIP

实验九　测定电源的电动势和内阻 掌握用伏特表和安培表测量电池电动势和内电阻的方法，学会利用图象法处理数据的方法． 在闭合电路中，由闭合电路的欧姆定律可得电源的电动势E、内阻r、路端电压U、电流I存在关系为U＝E－Ir，E、r在电路中不随外电阻R的变化而改变．测定电源的电动势和内阻可用三种方法： 方法一：测量原理图如图1所示，采用改变外电阻，可测得一系列I和U的值(至少6组)，然后再在U—I图象中描点作图，所得直线与纵轴的交点即为电动势E，图线斜率的绝对值为内阻r，这种方法叫伏安法，用电流表和电压表． 特别提醒 基础实验是伏安法．安阻法和伏阻法是在伏安法实验的基础上的提高．实验数据也可以用图象法处理．由E＝U＋Ir，有U＝E－Ir，故根据伏安法数据作出U—I图象(如图2所示)． 电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线若干、坐标纸． 1．按如图3所示电路图连接成电路，电流表取0.6 A量程，电压表取3 V量程，将滑动变阻器阻值调到有效电阻最大(图中左端)． 2．检查电路无误后，闭合电键，移动滑动变阻器触头的位置，使电流表有明显示数，记下一组(I，U)值． 3．改变滑动变阻器滑片的位置5次，用同样的方法，再测出5组(I，U)数值．然后断开电键，整理好仪器． 4．建立坐标系、描点．纵轴表示电压，横轴表示电流，取合适的标度，使所描坐标点绝大部分分布在坐标纸上，必要时纵坐标可以不从零开始取值． 5．根据描出的坐标点作出U—I图象，并延长与两坐标轴相交． 特别提醒 滑动变阻器为外电阻，列表记录两读数，电压变化便于作图，U轴起点要看清楚，求解E、r要用U—I图． 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选得大些(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．在画U－I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． 用伏安法测电源电动势和内阻的方法很简单，但系统误差较大，这主要是由于伏特表和安培表内阻对测量结果的影响而造成的．用这种方法测电动势可供选择的电路有两种，如图6甲、乙所示． 同样的分析方法，可分析出当选用乙图进行测量时，仍把滑动变阻器作为外电路，因此安培表应看做内电路的一部分(如图6乙中虚线框内所示)，因为安培表和电池串联，所以等效内阻r测应等于电池真实阻值r真和安培表电阻RA之和，即r测＝r真＋RAr真，此时如果断开外电路，则电流为零，安培表两端电势相等，等效电源的电动势E测就是电源电动势的真实值E真，即E测＝E真． 题型一　　实验原理及数据处理 [例1]　用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用的电路如图7所示，一位同学测得的6组数据如下表所示． (1)试根据这些数据在图8中作出U—I图线． (2)根据图线得出电池的电动势E＝________V，电池的内阻r＝________ Ω. (3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，可利用公式E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r算出E和r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第________组和第________组的数据，求得E和r误差最大． [解析]　(1)图线如图9所示． [答案]　(1)如图9所示 (2)1.46　0.71　(3)　3　4 变式1—1　利用电压表和电流表测一节干电池的电动势E和内电阻r，电路如图10所示，图中R1为粗调滑动变阻器，R2为微调滑动变阻器，实验得到的四组数据，如表中所示． (1)表中数据经处理后，可以确定电动势E＝________V，内电阻r＝________ Ω. (2)现有滑动变阻器：A(0～10 Ω，1 A)，B(0～50 Ω，0.5 A)，C(0～500 Ω，0.5 A)．那么在本次实验中，滑动变阻器R1应选用________，R2应选用________(选填“A”、“B”或“C”)． 答案：(1)根据表中数据作出电源的U—I图象，如图11所示，从图中可以得出，图线在U轴上的截距为1.5 V，即电源的电动势为：E＝1.5 V，图线斜率的绝对值为3，即电源的内电阻为：r＝3 Ω. (2)粗调变阻器的最大阻值较大，为了便于调节，滑动变阻器R1应选B；微调变阻器的阻值较小，R2应选A. 题型二　　实验原理、方法的创新 [例2]　(2009·北京高考)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω)和若干导线． (1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图1