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(共22張PPT)
第四章 閉合電路
第3節(jié) 測量電源的電動勢和內(nèi)阻
電池已成為人類生活的親密伙伴，生活中處處需要電池。
1.新舊電池的主要不同是什么呢？
2.如果我們想比較下它們的電動勢和內(nèi)阻的關系應該如何設計實驗呢？
本節(jié)課我們就一起來探討下電池的電動勢和內(nèi)阻的測量方法。
1.了解測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗原理以及電路
2.學會處理實驗數(shù)據(jù)的方法　
3.學會對該實驗進行誤差分析的方法
4.學會利用所學原理和方法進行實驗
A
V
S
R
原理：E = U + Ir，通過改變滑動變阻器的阻值控制滑動變阻器電壓和電路電流，由于電動勢和內(nèi)阻不變，列方程求解
E = U1+ I1r
E = U2+ I2r
1.給你一節(jié)使用過的干電池、一個滑動變阻器、一塊安培表、一塊伏特表、一個開關和導線若干，如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻？
一、實驗原理及電路
2.給你一節(jié)使用過的干電池、一個電阻箱、一塊安培表、一個開關和導線若干 , 如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻？
E = I1 ( R1 + r )
E = I2 ( R2 + r )
A
R
S
由E = I ( R + r )，該電路為串聯(lián)電路，通過改變電阻箱的阻值大小可以改變電流大小，其中電動勢和內(nèi)阻保持不變，列方程求解
一、實驗原理及電路
3.給你一節(jié)使用過的干電池、一個電阻箱、一塊電壓表、一個電鍵和導線若干 , 如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻？
V
R
S
與1相比，該電路的電流并沒有電流表直接測量，而是需要用歐姆定律算出，故原理為：
通過改變電阻箱的阻值，則可列出方程如下
一、實驗原理及電路
【思考】下圖是兩個測量電源電動勢的實驗電路圖
（1）請分析這兩個電路的誤差？
依據(jù)閉合電路的歐姆定律E＝U＋Ir，在實驗中需要測路端電壓U和電源中的電流I。
可以看出：
甲圖中由于電壓表的分流作用，使電流表測得的不是真實的電源中的電流；
乙圖中由于電流表的分壓作用，電壓表測得的不是真實的路端電壓。
這兩個電路都存在系統(tǒng)誤差。
【思考】下圖是兩個測量電源電動勢的實驗電路圖
（2）請解釋為什么選用甲電路圖作為實驗電路圖。
由于電流表的電阻和電源的內(nèi)阻差不多大，則乙圖測量的電源內(nèi)阻阻值和真實值相差太大。故電流表的分壓作用不能忽略，所以選用甲圖電路較好。
二、數(shù)據(jù)處理
方法一：公式法
改變 R 的阻值，從電流表和電壓表中讀取兩組 I、U的值，代入方程組聯(lián)立求解，多測量幾次 I、U 的值，算出 E、r 取平均值。
A
V
S
R
方法二：圖像法
O
I/A
U/V
E
E
I
r
=
短
在坐標紙上以 I 軸為橫坐標，U 為縱坐標，用測出幾組的 U，I 值畫出 U-I 圖像。
所得直線跟縱軸的交點即為電動勢 E 的值，圖線的斜率的絕對值即為內(nèi)阻的值。
二、數(shù)據(jù)處理
A
V
S
R
1.測量電路存在系統(tǒng)誤差。由于電壓表的分流，據(jù)此作出真實和測量的 U-I 圖線，
U
I
測量值
I真
Iv
I測
由圖不難看出，E、r 的測量值均小于真實值，r測 < r真、E測 < E真。
真實值
三、誤差分析
I真 = I測 + Iv
接法 內(nèi)接法 外接法
電路圖
誤差原因
2.電流表內(nèi)、外接法的比較
外接法：測量值小于真實值
電流表分壓
U測= Ux+UA
電壓表分流
Ⅰ測=I + IV
三、誤差分析
內(nèi)接法：測量值大于真實值
四、動手做實驗
1.首先要確定實驗原理和電路，例如，如果采用了內(nèi)接法，實驗原理如圖所示
2.根據(jù)實驗原理準備實驗器材
待測電池一節(jié)
電流表
電壓表
滑動變阻器一只
開關一只
導線若干、鉛筆、坐標紙。
四、動手做實驗
3.實驗步驟
（1）確定電流表、電壓表的量程， 按圖連接好電路，此時滑動變阻器的滑片應處于什么位置？
滑動變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端。
四、動手做實驗
（2）閉合開關 S， 接通電路， 將滑動變阻器的滑片由一端向另一端移動， 在滑動變阻器移動的過程中，需要記錄哪些數(shù)據(jù)？
（3）同樣的方法， 依次記錄多組 U、I值。
（4）斷開開關S， 拆除電路。
從電流表有明顯讀數(shù)開始， 記錄電流表、電壓表讀數(shù)。
如何利用表中的數(shù)據(jù)得到電源的電動勢E和內(nèi)阻r
4.數(shù)據(jù)處理
（1）計算法
利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)（一般6組），分別記錄如表所示
實驗序號 1 2 3 4 5 6
I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6
U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6
分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)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。
（2）圖像法
把測得的多組U、I值，在U-I圖中描點畫圖像，使圖像的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標點或使各坐標點大致分布在直線的兩側，如圖所示，由 U=E - Ir 可知：
①縱軸截距等于電源的電動勢E，橫軸截距等于外電路短路時的電流
③若電源內(nèi)阻 r=0 (理想電源)， 則 U = E
②直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻
1. 如圖是測量電源內(nèi)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(nèi)電阻的測量值小于真實值
B.由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值
C.由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值
D.由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值
A
V
S
R
C
U
I
U1
IA
I1
測量值
真實值
2.在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，供選用的器材有：
A．電流表（量程：0～0.6 A，RA＝1 Ω）
B．電流表（量程：0～3 A，RA＝0.6 Ω）
C．電壓表（量程：0～3 V，RV＝5 kΩ）
D．電壓表（量程：0～15 V，RV＝10 kΩ）
E．滑動變阻器（0～10 Ω，額定電流1.5 A）
F．滑動變阻器（0～2 kΩ，額定電流0.2 A）
G．待測電源（一節(jié)1.5V干電池） 、開關、導線若干
電路中電流表應選用________，電壓表應選用____________，滑動變阻器應選用________。（用字母代號填寫）
A
C
E
3.一個學生利用實驗方法測得數(shù)據(jù) ，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，畫出了如圖所示的 U-I 圖像 ，從圖中可得出電源電動勢為 ______V，內(nèi)阻為______Ω。
2.90
2.6
測定電源的電動勢和內(nèi)阻
實驗原理
原理 1：用伏安法測 E、r
原理 2：用電流表和電阻箱測 E、r
原理 3：用電壓表和電阻箱測 E、r
試驗方法
要點：熟悉實驗所用的器材，會根據(jù)不同的實驗原理選擇不同的實驗器材，并按照合理規(guī)范的步驟進行操作。
3. 數(shù)據(jù)處理（伏安法）：平均值法、圖像法
E = U + Ir
E = I ( R + r )

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