資源簡介

(共20張PPT)
第2節 科學測量：電源的電動勢和內阻
第四章 閉合電路歐姆定律與科學用電
學習目標
1.知道測定電源電動勢和內阻的實驗原理。
2.學會科學處理實驗數據的方法：公式法和圖像法。
3.了解實驗中的誤差來源，了解用不同方法測量得出結果E和r的誤差分析。
在前面的學習中，我們知道電池內是有電阻的，我們還知道用伏安法測燈泡的電阻，那怎么測量電池的內阻呢？
E
S
R
A
V
L

1.實驗目的
（1）測量電源的電動勢和內阻。
（2）學習通過計算和作圖分析處理實驗數據。
測量電源的電動勢和內阻
2.實驗器材
開關、導線
待測干電池
電壓表
電流表
滑動變阻器
3.實驗原理與設計
如圖所示，通過改變滑動變阻器R的阻值，測出兩組U、I值。
根據閉合電路歐姆定律，可得下列方程
E＝U1＋I1r
E＝U2＋I2r
4.實驗步驟
(1)電流表用0～0.6 A的量程，電壓表用0～3 V的量程，按實驗原理圖連接好電路。
(2)把滑動變阻器的滑片移到一端，使其接入電路中的阻值最大。
(3)閉合開關，調節滑動變阻器，使電流表有明顯的示數，記錄一組數據(I1、U1)。用同樣的方法測量幾組I、U值。
(4)斷開開關，整理好器材。
(5)處理數據，用公式法或圖像法求出干電池的電動勢和內阻。
5.數據分析
(1)公式法 依次記錄的多組數據(一般6組)如表所示：
實驗序號 1 2 3 4 5 6
I/A
U/V
分別將1、4組，2、5組，3、6組聯立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值作為測量結果。
E＝ ，r＝ 。
(2)圖像法
①根據多次測出的U、I值，
作U－I圖像；
②將圖線兩側延長，縱軸截距的數值就是電源電動勢E；
③橫軸截距(路端電壓U＝0)的數值就是短路電流I短＝ 。
→ U = E – I r
E＝U＋Ir
↓
縱軸截距
→斜率
誤差來源： .
測量結果： .
電壓表的分流
E測A
V
S
R
電流表外接法
I真
IV
I測
U
I
E測
IA
O
U
E真
I真
IV
(3)誤差分析
①偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數以及作U－I圖像時描點不準確。
②系統誤差：
6.注意事項
(1)為使電源的路端電壓有明顯變化，應選取內阻較大的舊干電池和內阻較大(填“較大”或“較小”)的電壓表。
(2)實驗中不能將電流調得過大，且讀數要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池因大電流放電時間過長導致內阻r發生明顯變化。
(3)當干電池的路端電壓變化不很明顯時，作圖像時縱軸起點可不從零開始?？v軸單位可取得小一些。如圖所示，此時圖線與縱軸交點仍為電源的電動
勢E，但圖線與橫軸交點不再是短路電流，求內阻時要
在直線上取較遠的兩點，用r＝ 求出。
思考1：伏安法測量電源電動勢和內阻還可以有什么樣的接法？
還可以用電流表相對于電源內接法測E、r，如圖。
思考2：兩種接法測量誤差有何區別？
這種測量方法誤差來源于電流表的分壓作用，造成E測＝E真，r測>r真。
思考3：兩種接法怎么選擇？
①一般電池的內阻都較小，與電流表的內阻相差不大，而電壓表的內阻既遠大于電池內阻，又遠大于測量電路中的外電阻，所以為了減小誤差，實驗時最好采用電流表相對于電源外接法。
②若電流表內阻RA已知，則可采取電流表相對于電源內接法，電源與電流表串聯部分可看作等效電源，且r真＝r測－RA。
誤差來源： .
測量結果： .
電流表的分壓
E測=E真，r測>r真
V
S
A
R
電流表內接法
I
E
I
UV
U
I測短
O
U路
I真短
UA
E
UA
UV
1.如圖是測量電源內電阻的電路，下列關于誤差的說法，正確的是 ( )
A .由于電流表的分壓作用，使內電阻的測量值小于真實值
B. 由于電流表的分壓作用，使內電阻的測量值大于真實值
C. 由于電壓表的分流作用，使內電阻的測量值小于真實值
D. 由于電壓表的分流作用，使內電阻的測量值大于真實值
C
2．(多選)如圖所示是根據某次實驗記錄數據畫出的I圖像，下列關于這個圖像的說法中正確的是(　　)
A．縱軸截距表示待測電源的電動勢
B．橫軸截距表示短路電流
C．根據，計算出待測電源內電阻為12 Ω
D．電流為0.3 A時的外電阻是18 Ω
AD
3.某同學在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內阻的實驗中，串聯了一只2.5 Ω的保護電阻R0，實驗電路如圖甲所示。
(1)請按圖甲電路原理圖把圖乙實物電路圖利用筆畫線代替導線連接起來。
(2)該同學順利完成實驗，測得表中所示的數據，請根據數據在圖丙坐標系中作出U－I圖像，由圖知：電池的電動勢為_______，內阻為________。(結果均保留2位有效數字)
I/A 0.10 0.17 0.23 0.30
U/V 1.20 1.00 0.80 0.60
1.5 V
0.52 Ω
(4)實驗所得的電池的電動勢和內阻的測量值與真實值比較：E測_____E真，r測_____r真。(均選填“<”“＝”或“>”)
<
<
(3)考慮電表本身電阻對測量結果的影響，造成本實驗系統誤差的原因是__________________。
電壓表的分流作用
基本 電路
誤差 分析 ①原因：電壓表分流 ②結果：E測①原因：電流表分壓
②結果：E測=E真，r測>r真
U-I 斜率
適用 條件 內阻 r很小(干電池、蓄電池) ①內阻 r很大(水果電池)
②題目要求準確測電阻

展開更多......

收起↑