测电源电动势和内阻的实验.doc

十三：测定电源的电动势和内阻 = 1 \* GB3 ①实验目的 1、了解并掌握测定电源的电动势和内阻的原理和实验方法。 2、学习用图象法处理实验数据。 = 2 \* GB3 ②实验器材 电压表，电流表、滑动变阻器，待测电源，开关，导线若干。 = 3 \* GB3 ③实验原理 如上图所示，若电压表、电流表作理想电表处理，则电压表测的是路端电压，电流表测的是干路电流。通过改变滑动变阻器的阻值可测多组路端电压与干路电流数据，作路端电压与干路电流的U-I图象并延长至与两坐标轴相交。 = 1 \* ROMAN I、当干路电流I=0时，则对应的路端电压U为电源电动势E（即U-I图象与U轴的交点纵坐标为电源电动势E） = 2 \* ROMAN II、当干路电流最大时，则（即U-I图象的斜率表示电源的内阻，故可以在U-I图象中取两个较远的点求斜率即） 注意：因为，所以在路端电压与干路电流的U—I图象中某点与坐标原点连线的直线的斜率表 = 3 \* ROMAN III、伏安法测电源电动势和内阻应选用旧的干电池作为被测电源，因为这样可使电压表示数U的变化更明显。 例：下图是测某一电源的电动势和内阻而作出的U-I图象，则： = 4 \* GB3 ④误差分析 （电表有内阻带来实验误差） 分析：甲电路图中的电压表读数为真实的路端电压，而电流表读数不是真实的干路电流，因为=+，故在路端电压U相同的情况下，而此电路中随着滑动变阻器R阻值的减小误差越小，结合U—I图象中某点与坐标原点连线的直线的斜率表可知电路中的最大电流（即图象延长线与I轴交点的横坐标）为真实的最大干路电流，所以作出甲电路的图象如上图丙所示，则：，。 分析：乙电路图中的电流表读数为真实的干路电流，而电压表读数不是真实的路端电压，因为=+，故在干路电流I相同的情况下，而此电路中随着滑动变阻器R阻值的增大误差越小，结合U—I图象中某点与坐标原点连线的直线的斜率表可知电路中的最大路端电压E（即图象延长线与U轴交点的纵坐标）为真实的最大路端电压即电源电动势，所以作出乙电路的图象如上图丁所示，则：，。 【例题】某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．被测干电池一节 B．电流表：量程0～0.6 A，内阻0.1 Ω C．电流表：量程0～3 A，内阻0.024 Ω D．电压表：量程0～3 V，内阻未知 E．电压表：量程0～15 V，内阻未知 F．滑动变阻器：0～10 Ω，2 A G．滑动变阻器：0～100 Ω，1 A H．开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻． (1)在上述器材中请选择适当的器材：________(填写选项前的字母)； (2)在图(a)方框中画出相应的实验电路图； (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图(b)所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω. 答案：(1)ABDFH (2)如下图 （3）1.5； 3 注意：电流表或电压表会给实验带来系统误差，因此在设计电路时要尽量避免电流表或电压表带来的系统误差。 【例题】测某一电源的E和时，有量程是0.5A的电流表A有一定内阻，理想电压表V量程是3V，固定电阻，滑动变阻器为R，电键，导线若干，为了减小误差请设计一个电路。 解：经分析，可以设计如下图一所示的电路。 推广1：计算法求解电源的电动势和内阻 例：以下为4种测电源电动势的电路，则： 推广2：根据电路特点，由公式推导再结合数学函数理解图象、图象及图象的图线性质，同时理解图线的斜率、截距等所代表的物理意思而灵活解题。 【例题】某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形的电池(层叠电池)，如下图一所示．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(两个量程：一个Ig＝0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω；一个Ig＝3 A．)和若干导线． (1)请根据测定电动势E、内电阻r的要求，在矩形框中画出电路图，并按电路图把器件连接起来． (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，填入下表，其中某次电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如右图二所示，请你读出并填在空格里. 电流表的读数(A) 0.26 0.32 0.42 0.58 电阻箱的阻值(Ω) 5.6 4.4 3.2 2.6 2.2 (3)处理实验数据时首先计算出每个电流值I的倒数eq \f(1,I)； 再作R－eq \f