第7章恒定电流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 要点归纳 【实验目的】 掌握用伏特表和安培表测量电池电动势和内阻的 方法,学会利用图象法处理数据的方法.;3.E和r的求解:由U=E-Ir 得 4.作图法数据处理,如图2所示.;(1)图线与纵轴交点为E. (2)图线与横轴交点为I短= . (3)图线的斜率表示 图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小;当I=0时,U=E,即图线与纵轴的交点坐标值;当U=0时, I为短路时的电流,即图线与横轴的交点坐标值.但要 注意,有时纵轴起点不是零,这时图线与横轴的交点 不是短路电流,图线斜率的绝对斜仍是内阻值,与纵 轴的交点坐标值仍为电源电动势值.;【实验器材】 电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线若干、坐标纸. 【实验步骤】 1.电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程,按图1连 接好电路. 2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端. 3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1).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.; 锦囊妙诀 滑动变阻器为外电阻,列表记录两表读 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. 【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,数据满足的关 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. 方法二 以路端电压U为纵轴、干路电流I为横 轴建立U—I坐标系,在坐标平面内描出各组(U,I) 值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直 线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则 直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小 (一次函数的纵轴截距),直线的斜率大小即为电池 的内阻r.即r=| |.;【误差分析】 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3甲、乙所示.; 当用甲图时,考虑电表内阻,从电路上分析,由于实验把变阻器的阻值R看成是外电路的电阻,因此伏特表应看成内电路的一部分,故实际测量出的是电池和伏特表这一整体的电动势和等效内阻(如甲图中虚线所示),因为伏特表和电池并联,所以等效内阻r测应等于电池真实内阻值r和伏特表电阻RV的并联值,即 r测= ＜r真.此时如果断开外电路,则电压表 两端电压U等于电动势测量值,即U=E测,而此时伏特表构成回路,所以有U＜E真,即E测＜E真.; 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+RA＞r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.; 【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.; 4.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4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,如 图4乙所示,把坐标的比例放大,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.另外,计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用 计算出电池的内阻r.;典例剖析 【例1】(2009·北京·21(2))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和内阻r的要求,设计图5 中器件的连接方式,画线把它们连接起来.;图5;(2)接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对 应的电流表的示数I,并作记录.当电阻箱的阻值R=2.6 Ω时,其对应的电流表的示数如图6所