测定电源的电动势和内阻讲稿.ppt

关于测定电源的电动势和内阻第一页，讲稿共三十三页哦复习回顾：复习回顾：2、电源电动势与内、外电压关系电源电动势与内、外电压关系1、闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律EI短短（2）图象在横轴上的截距为短路电流）图象在横轴上的截距为短路电流I短短（U=0）（3）图象斜率的绝对值为电源内阻）图象斜率的绝对值为电源内阻（I I=0=0）I/AU/V0 0（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E由由U=E-Ir 可知，可知，U U 是是I I 的一次函数。的一次函数。第二页，讲稿共三十三页哦 给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测如何测量这节电池的电动势和内阻。量这节电池的电动势和内阻。思考思考1 1、原理原理:：路端电压：路端电压只要测出几组（至少两组）只要测出几组（至少两组）U U、I I值就可求出值就可求出E E、r r闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律r：通过电源的电流：通过电源的电流2 2、实验基本电路、实验基本电路 AV甲甲AV乙乙U-I法法第三页，讲稿共三十三页哦真实值真实值测量值测量值误差分析：误差分析：0E=U+IrE测测E真真r测测r真真 E测测E=U+Ir第五页，讲稿共三十三页哦E E测测 EE真真r r 测测 r r r真真 AV乙E E测测 =E=E真真.IU0水果电池水果电池内阻内阻较大较大3 3、系统误差原因分析、系统误差原因分析一般采用一般采用甲图甲图电路误差较小电路误差较小适宜测适宜测小小内阻电源内阻电源适宜测适宜测大大内阻电源内阻电源可采用乙图可采用乙图或或电流表内阻电流表内阻已知时使用已知时使用第六页，讲稿共三十三页哦 一个同学用同一套器材，用如图所示的甲乙两种不同电一个同学用同一套器材，用如图所示的甲乙两种不同电路先后两次测定同一电池的电动势和内阻，他在同一坐标路先后两次测定同一电池的电动势和内阻，他在同一坐标纸中作出了两次测定的纸中作出了两次测定的U-I图线，如图所示。图中图线，如图所示。图中AC两点非两点非常接近。试问常接近。试问电池的电动势、内阻的真实值是多少？电池的电动势、内阻的真实值是多少？电电流表的内阻是多少？流表的内阻是多少？E E真真 =3V=3Vr r真真 =r rA A =第七页，讲稿共三十三页哦仪器选择：仪器选择：电流表：电流表：0 00.6A0.6A电压表电压表:0 03V3V滑动变阻器滑动变阻器:由测量电流确定，一般电流在由测量电流确定，一般电流在0.2A-0.4A,0.2A-0.4A,选用阻值较小的，便于选用阻值较小的，便于调节调节vA实验电路及其实物连线图实验电路及其实物连线图甲第八页，讲稿共三十三页哦4 4、实验数据处理、实验数据处理把所测量的数据代入把所测量的数据代入U=EIr，计算出计算出，同理，把其它几组同理，把其它几组r2、r3、E2、E3算出来，算出来，用公式，用公式，即为所测电源的电动势和内阻。即为所测电源的电动势和内阻。平均值法平均值法第九页，讲稿共三十三页哦图象法图象法EI短短（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E（2）图象在横轴上的截距为短路电流）图象在横轴上的截距为短路电流I短短（U=0）（3）图象斜率的绝对值为电源内阻）图象斜率的绝对值为电源内阻U0由由U=E-Ir 可知，可知，U U 是是I I 的一次函数。的一次函数。（I I=0=0）I/AU/V0 0图象在横轴上的截距还图象在横轴上的截距还是短路电流吗？是短路电流吗？讨论讨论:将图线延长将图线延长,与横纵轴的交点各代表什么情况与横纵轴的交点各代表什么情况?I/A第十页，讲稿共三十三页哦01.51.00.80.40.60.21.11.21.31.4UI不考虑在坐标纸上以电流在坐标纸上以电流I I 为横轴，路端电压为横轴，路端电压U U 为纵轴，描点连线画出为纵轴，描点连线画出U-I U-I 图线，并延长图线，并延长U-I U-I 图线与坐标轴相交，图线与坐标轴相交，（1 1）图线跟纵轴的交点即为电动势）图线跟纵轴的交点即为电动势E E的值；的值；（2 2）图线斜率的绝对值即为内阻的值。）图线斜率的绝对值即为内阻的值。第十一页，讲稿共三十三页哦I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3丙丙1.5U/V00.51.01.5I/A0.10.20.30.40.5*甲甲I/A乙乙0.51.01.5U/V0.20.30.40.500.10第十二页，讲稿共三十三页哦五、重要注意事项五、重要注意事项（1 1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置.（2 2）使用内阻较大一些的旧电池使用内阻较大一些的旧电池.实验中不要将电流调得太大，每次实验中不要将电流调得太大，每次读完读完数后立即断电数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化，以免使电动势和内阻发生变化.（4 4）画）画U-I U-I 图，描点连线时，应使图线通过尽可能多图，描点连线时，应使图线通过尽可能多 的点，使不的点，使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏离直线太远的点可舍去偏离直线太远的点可舍去。阻值最大位置处阻值最大位置处（3）要）要测出测出6组组I、U数据数据，且，且变化范围要大一些变化范围要大一些.（5）画）画U-I图线时，图线时，纵轴的刻度纵轴的刻度可以不从零开始可以不从零开始,而是根据测得的数据而是根据测得的数据从某一恰当的值开始从某一恰当的值开始(但但横坐标必须从横坐标必须从0开始开始)这时图线这时图线与横轴的交点与横轴的交点不再是短路电流不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的，图线的斜率的绝对值仍为内阻绝对值仍为内阻r.第十三页，讲稿共三十三页哦U/I/例例1.一位同学记录的一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图组数据见表。试根据这些数据在下图中画出中画出UI图线，并根据图线读出电池的电动势图线，并根据图线读出电池的电动势E=，电池的内阻，电池的内阻r=.I(A)U(V)0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.051.480.76第十四页，讲稿共三十三页哦2、下下面面给给出出多多种种用用伏伏安安法法测测电电池池电电动动势势和和内内电电阻阻的的数数据据处处理理方方法法，其其 中中 既既 能能 减减 小小 偶偶 然然 误误 差差，又又 直直 观观、简简 便便 的的 方方 法法 是是 （）A A测测出出两两组组I I、U U的的数数据据，代代人人方方程程组组：E EU U1 1十十I I1 1r r和和E EU U2 2十十I I2 2r r，求求出出E E和和r rB B多测几组多测几组I I、U U的数据，求出几组的数据，求出几组E E、r r，最后分别求出其平均值，最后分别求出其平均值C C测出多组测出多组I I、U U的数据，画出的数据，画出U UI I图象，再根据图象求图象，再根据图象求E E、r rD D多多测测出出几几组组I I、U U数数据据，分分别别求求出出I I和和U U的的平平均均值值，用用电电压压表表测测出出断断路路时的路端电压即为电动势时的路端电压即为电动势E E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻。，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻。C第十五页，讲稿共三十三页哦如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是()A.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；值；B.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；C.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；D.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；vA解：解：E=U+Ir，I=(IA+U/RV)，由于电压表的分流作用，由于电压表的分流作用，对于每个电压值对于每个电压值U1，测得的电流，测得的电流IA小于总电流小于总电流I1，U越大，越大，IA跟跟I1相相差越大，差越大，画出的图线应为实线所示：画出的图线应为实线所示：UIU1IAI1所以内电阻的测量值小于真实值。所以内电阻的测量值小于真实值。C第十六页，讲稿共三十三页哦某同学在实验室先后完成下面二个实验：某同学在实验室先后完成下面二个实验：测定一节干电池的电动势和内电阻；测定一节干电池的电动势和内电阻；描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线(1)用用实验测量得到数据作出实验测量得到数据作出U一一I图线如图中图线如图中a线线,实验所测干电池的实验所测干电池的电动势为电动势为V,内电阻为内电阻为.05年徐州市第二次质量检测年徐州市第二次质量检测12、00.51.01.52.02.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Va1.500.75第十七页，讲稿共三十三页哦(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差为减小实验误差,方便方便调节调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材的电路或器材,并将它们的编号填在横线上并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是应选取的电路是,滑动变阻器应选取滑动变阻器应选取E总阻值总阻值15，最大允许电流，最大允许电流2A的滑动变阻器的滑动变阻器F总阻值总阻值200，最大允许电流，最大允许电流2A的滑动变阻器的滑动变阻器G总阻值总阻值1000，最大允许电流，最大允许电流1A的滑动变阻器的滑动变阻器SVARLE rVAE rSVAE rSVARLE r SABCDCE第十八页，讲稿共三十三页哦(3)将实验将实验中得到的数据在实验中得到的数据在实验中同一中同一U-I坐标系内描点坐标系内描点作图，得到如图所示的图线作图，得到如图所示的图线b，如果将实验，如果将实验中的电池与实中的电池与实验验中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为，若将两节与实验若将两节与实验中相同的干电池串联后与该小中相同的干电池串联后与该小灯泡组成闭合回路，灯泡组成闭合回路，则此时小灯泡的则此时小灯泡的电压为电压为，实际功率为实际功率为.00.51.01.52.02.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Vab解：解：P1=0.601.20=0.72W0.720.02W画出这时的画出这时的U-I图线如图图线如图c示示c0.850.88VP2=0.881.40=1.23W1.21.3W第十九页，讲稿共三十三页哦小试牛刀小试牛刀：某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为知干电池的电动势约为1.5V，内阻约，内阻约1，电压表，电压表(0-3V,3k),电流表电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有滑动变阻器有R1(102A)和和R2(1000.1A)各一只各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用实验中滑动变阻器应选用(选填选填R1或或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的得到如图丙所示的U-I图线图线,由图线可较准确求出该电源电动势由图线可较准确求出该电源电动势E=V;内阻内阻r=.1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA图甲图甲图乙图乙R11.50图线的斜率为图线的斜率为0.7/0.37=1.85r=1.85-RA=0.850.85第二十页，讲稿共三十三页哦给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干块电流表、一个电键和导线若干,如何测量这如何测量这节电池的电动势和内阻。节电池的电动势和内阻。原理：原理：E=E=I I（R R+r)+r)I-R法法：实验设计实验设计A AR1R2E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)-r斜率斜率K=ER0A AR第二十一页，讲稿共三十三页哦ErAR1R2如图示的电路中，如图示的电路中，R1、R2为标准电阻，测为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值可以忽略不计，则电动势的测量值真实值，内阻的测量值真实值，内阻的测量值真实值，真实值，产生误差的原因是产生误差的原因是。等于等于偏大偏大电流表有内阻电流表有内阻E=I1（R1+RA+r）E=I2（R2+RA+r）第二十二页，讲稿共三十三页哦（8分分）现现有有器器材材：量量程程为为10.0mA、内内阻阻约约30-40的的电电流流表表一一个个，定定值值电电阻阻R1=150，定定值值电电阻阻R2=100，单单刀刀单单掷掷开开关关K，导导线线若若干干。要要求求利利用用这这些些器器材材测测量量一一干干电电池池（电电动动势约势约1.5V）的电动势。）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为=，式中各直接测得量的意义是：，式中各直接测得量的意义是：.2002年河南高考年河南高考12、R1R2R1R2第二十三页，讲稿共三十三页哦（1）连连图图：左左图图只只用用R1接接入入电电路路；右右图图用用R1和和R2串联接入电路。串联接入电路。（2）I1是外电阻为是外电阻为R1时的电流，时的电流，I2是外电阻为是外电阻为R1和和R2串联时的电流串联时的电流.测量原理测量原理：mAR1mAR2R1E=I1（R1+Rg+r）E=I2（R1+R2+Rg+r）联立联立解得解得注意注意：若只用：若只用R2接在电路中，则电流将超过电接在电路中，则电流将超过电流表的量程，所以用流表的量程，所以用R1和和R2串联接入电路。串联接入电路。解答解答：第二十四页，讲稿共三十三页哦某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势E和和内阻内阻r。根据实验数据绘出如下图所示的。根据实验数据绘出如下图所示的小试牛刀：小试牛刀：2006年天津理综卷年天津理综卷22(3)、R1/I图线，其中图线，其中R为电阻箱读数，为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到为电流表读数，由此可以得到EV，r 。ARE rS103.01.0 2.0202468R/解：解：E=I(R+r）R=E/I-r在在R1/I图线中，图线中，斜率等于电动势的数值，斜率等于电动势的数值，E=(10+0.9)/3.8=2.9V截距的绝对值等于内阻的数值截距的绝对值等于内阻的数值,r=0.92.90.9第二十五页，讲稿共三十三页哦给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干块电压表、一个电键和导线若干,如何测量如何测量这节电池的电动势和内阻。这节电池的电动势和内阻。原理：原理：E=E=U U+URr实验设计实验设计U-R法法：V VR2V VR1 0第二十六页，讲稿共三十三页哦练习练习在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的列哪组仪器，可以达到测定目的（）A.一只电流表和一个滑动变阻器一只电流表和一个滑动变阻器B.一只电流表和一只电压表一只电流表和一只电压表C.一只电流表和一个电阻箱一只电流表和一个电阻箱D.一只电压表和一个电阻箱一只电压表和一个电阻箱BCD第二十七页，讲稿共三十三页哦U-I法法:I-R法：法：U-R法法：ARsE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)E测测E真真E测测E真真AV乙乙AV甲甲E测测=E真真E测测=E真真r测测r真真 r测测r真真 r测测r真真 VRK第二十八页，讲稿共三十三页哦变式三今有一个阻值为变式三今有一个阻值为55的定值电阻，一个理想电压表的定值电阻，一个理想电压表(量程大量程大 于电源电动势于电源电动势)，开关及导线若干，能否测电源电动势和，开关及导线若干，能否测电源电动势和 内阻？内阻？（2）主要步骤：）主要步骤：（3）电源电动势和内阻：）电源电动势和内阻：闭合闭合K1、K2，记下电压表读数记下电压表读数U2（1）电路如图所示：）电路如图所示：断开断开K2、闭合、闭合K1，记下电压表读数记下电压表读数U1E=U1第二十九页，讲稿共三十三页哦变式四今有一个阻值为变式四今有一个阻值为1010的定值电阻，一个电压表，开关和导的定值电阻，一个电压表，开关和导 线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能 测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压 量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。要求：要求：画出实验电路图画出实验电路图 简要写出完成接线后的实验步骤简要写出完成接线后的实验步骤 写出需测量的量，计算电源内阻的表达式写出需测量的量，计算电源内阻的表达式（1）电路如图所示：）电路如图所示：（2）主要步骤：）主要步骤：断开断开K2、闭合、闭合K1，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N1 闭合闭合K1、K2，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N2（3）电源内阻：）电源内阻：第三十页，讲稿共三十三页哦变式五有两只伏特表变式五有两只伏特表V V1 1和和V V2 2，量程已知，内阻不知，另有一干，量程已知，内阻不知，另有一干 电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特 表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的 电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）要求：要求：画出测量时所用的电路图画出测量时所用的电路图 以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式（1）电路如图所示：）电路如图所示：S1S1V1S2S2V2（2）主要步骤：）主要步骤：闭合闭合S1、S2，记下，记下V1的读数的读数U1，则则由上两式可得：由上两式可得：闭合闭合S1、断开、断开S2，记下，记下V1的读数的读数，V2的读数的读数U2，则，则第三十一页，讲稿共三十三页哦变式六测量电源变式六测量电源B B的电动势的电动势E E及电阻及电阻r r（E E约为约为4.5V4.5V，r r约为约为1.51.5）器材：量程器材：量程3V3V的理想电压表、量程的理想电压表、量程0.5A0.5A的电流表（具有一定内阻）、的电流表（具有一定内阻）、固定电阻固定电阻R=4R=4、电键、电键K K、滑线变阻器、滑线变阻器RR、导线若干、导线若干要求：要求：画出实验电路原理图（图中各元件需用题目中给出的符画出实验电路原理图（图中各元件需用题目中给出的符 号或字母标出）号或字母标出）实验中，当电流表读数为实验中，当电流表读数为I I1 1时，电压表读数为时，电压表读数为U U1 1，当电，当电 流表读数为流表读数为I I2 2时，电压表读数为时，电压表读数为U U2 2，则可以求出则可以求出E=_E=_ r=_ r=_（用（用I I1 1、I I2 2、U U1 1、U U2 2及及R R表示）表示）（1）电路如图所示：）电路如图所示：AVKBRR第三十二页，讲稿共三十三页哦感感谢谢大大家家观观看看第三十三页，讲稿共三十三页哦