2013.2014学年高中物理人教版选修3.1同步辅导与检测课件：第2章第10节实验：测定电池的电动势和内阻.ppt

第10节　实验：测定电池的电动势和内阻;干电池及其电动势 干电池有许多种，例如锌—锰、碱性锌—锰、锌—空气等类型．其中应用最广泛的是锌—锰干电池．锌—锰干电池的负极是用锌做成的圆筒，正极是碳棒，用NH4Cl作电解液，MnO2作去极剂． 锌—锰干电池中的基本化学反应是： Zn＋2NH4Cl＋2MnO2→Zn(NH3)2Cl2＋Mn2O3＋H2O 这种干电池，不论体积多大，电动势都是1.5 V，内阻约0.1 Ω，干电池在使用过程中，由于不断在锌极表面产生Zn(NH3)2Cl2，电池内阻不断增大．当内阻增大到不能供给电流时，电池就报废了．一般锌—锰干电池只适用于间歇放电，而且放电电流应在1 A以下．;干电池有圆筒形的和叠层的．圆筒形的用“R”表示，通常按其体积的大小又分为1号、2号、3号、4号、5号等几种．叠层电池用符号“F”表示，例如“4F22”表示由4个扁平形F22叠层电池组合成的电池．叠层电池是将糊状电解层涂敷在优质纸上做成的．市场上所售的高能电池多为此种电池． 下表是几种常用的锌—锰干电池的性能.;干电池种类 及型号;1．利用电流表和电压表测电池的电动势和内阻所依据的公式是________，需要测量的物理量有________． 2．为了测定一节干电池的电动势和内阻，下图给出的两种实验电路图．由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多，与电流表的内阻相差不多)，所以为使测量结果比较准确，应选用图________所示的电路．;3．用作图法求电池的电动势和内阻，作U-I图象时，在坐标图上以________为横坐标，以________为纵坐标，作出图象后，把这条直线用虚线延长，这条直线与纵轴交点的物理意义是________，与横轴交点的物理意义是________，直线的斜率的物理意义是________，由此可以看出，用图象法处理实验数据的优点是________，但要求在测量数据准确的基础上，作图象时必须严格认真，且使大多数的点在这一直线上，不在这一直线上的点大致均匀地分布在直线的两侧，才能从图象中找出正确的结论和准确的答案．;4．测电源电动势和内阻的其他方法： (1) 依据E＝________. (2) 依据E＝________.;实验原理及方法 1．实验原理 测量原理图如右图所示，由闭合电路的欧姆定律可得电池的电动势E、内阻r、路端电压U、电流强度I间的关系： U＝E－Ir①;对于一定的电池，E和r都是确定的，所以改变R的阻值，测得多阻U、I值，代入①式，可分别得到 U1＝E－I1r U2＝E－I2r U3＝E－I3r …… 以上方程两两组成方程组，可求得多组E、r值，取其平均值作为电池的电动势和内阻值的大小．;由U＝E－Ir说明U和I是一次函数关系，所以可在U-I坐标平面内描出各组U、I值所对应的点，然后通过这些点画一直线，如下图所示，直线与纵轴的交点的纵坐标就是电池的电动势的大小，直线与横轴的交点的横坐标就是电池的短路电流I短＝ ，因此可求得内电阻r＝ .;2．实验器材 被测电池(干电池)，电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等． 3．实验步骤 (1)按右图把器材连接好，注意选取适当的电流表、电压表的量程．;(2)把滑动变阻器的滑动片移到一端，使接入电路部分的电阻最大． (3)闭合开关、调节变阻器，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，测量并记录几组U、I数值并记录下来． (5)断开开关、整理好器材． (6)根据测量的数据绘制U-I图线，所得图线的延长线与U轴交点即为电源电动势E，图线斜率的绝对值即为电池的内阻r(也可解方程组计算出E、r)．;4．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(选用已使用过一段时间的1号干电池或水果电池)． (2)由于干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势会明显下降，内阻r会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A)，且读数要快，读完后立即切断电源；水果电池的内阻变化也比较明显，测量前应做好充分准备，测量尽量迅速，在内阻发生较大变化之前结束测量． (3)实验中U取值不能太小，一般不得小于1 V，测得的U、I值不少于5组，且变化范围要大一些，解方程组求解E、r值时，取1、4组，2、5组，3、6组求解后，求平均值．;(4)画U-I图线时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧． (5)纵坐标可不从零开始，如右图所示，计算内阻时，要在直线上取两较远点用r＝ 求出(横坐标必须从零开始)．; 在用电压表和电流表测电源电动势和内电阻的实验中，根据如下图甲所示的实验电路测量得出如下的数据.;画图时注意这些点应均分在直线的