测定电池的电动势和内阻三种测量方法及误差详解资料.pptx

第10节实验：测定电池的电动势和内阻第1页/共34页第2页/共34页实 验 要 点 精 讲对应学生用书对应学生用书P74第3页/共34页第4页/共34页第5页/共34页方案2.用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得：EI(Rr)用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R、I数据，就可以列出两个关于E、r的方程：EI1(R1r)EI2(R2r)联立就可以解出结果，实验电路如图所示 第6页/共34页第7页/共34页二、实验器材在不同的方案中需要的实验器材略有不同，分别如下：方案1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干方案2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干方案3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干第8页/共34页三、实验步骤(以方案1为例)1电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程按图连接好电路2把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I，U)，填入下面的表格，用同样的方法测量几组I，U值，填入表格4.断开开关，整理好器材次数次数123456I(A)U(V)第9页/共34页四、数据处理1公式法：把测量的几组数据分别代入EUIr中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果2图象法(1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点；(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；第10页/共34页第11页/共34页五、误差分析1偶然误差主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI图象时描点不准确2系统误差(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接(如图1所示)第12页/共34页第13页/共34页(2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接(如图3所示)产生原因：由于电流表的分压作用，使得电压表的读数比电源的路端电压小，电流表测得的电流等于流过电源的电流，所以在流过电流相同的情况下，U测U真测量值和真实值的大小比较：依照分析可绘制出图4图线，可以从图线的意义得E测E真，r测r真第14页/共34页综合上述，任一种电路都存在系统误差，若电源内阻较小时，不能采用图3中的测量电路，尽管电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大，因此要选用图1中的测量电路第15页/共34页六、注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表2电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电电流不宜超过0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A因此实验中不宜将I调得过大，读电表的示数要快，每次读完后应立即断电第16页/共34页 第17页/共34页4为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些5用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电路 第18页/共34页如图所示，在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律EUIr，在实验中需要测路端电压U和电源中的电流I，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的电源中的电流；乙图中由于电流表的分压作用，电压表测得的不是真实的路端电压这两个电路都存在系统误差，由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大，则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大故电流表的分压作用不能忽略，所以选用甲图电路较好第19页/共34页6仪器的选择(1)电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于电池来讲允许通过的最大电流是0.5 A故需要选00.6 A.(2)电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池来讲，电压表量程在大于1.5 V的前提下越小越好(3)滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可.第20页/共34页 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A待测干电池(电动势约为1.5 V，内阻小于1.0)B电流表G(满偏电流Ig3 mA，内阻Rg10)C电流表A(00.6 A，内阻0.1)D滑动变阻器R1(020，10 A)解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P76第21页/共34页(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图(甲)中的a、b两个参考实验电路其中合理的是图_所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选_(填写器材前的字母代号)(2)图(乙)为该同学根据(1)中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的I1I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，则由图线可得被测电池的电动势E_ V，内阻r_.第22页/共34页 第23页/共34页【解析】(1)电路a中电流表A和定值电阻R0组成的电压表量程为0.6990.1 V594 V，而电源电动势仅约为1.5 V，所以电路a不合理，电路b合理，电源的内阻较小，又滑动变阻器采用限流式改变电路，所以用滑动变阻器R1改变电路较为方便第24页/共34页第25页/共34页【答案】(1)bD(2)1.48(1.471.49均正确)0.8(0.780.82均正确)第26页/共34页【方法总结】(1)实验仪器的选取测一节干电池的电动势和内电阻，电压表应选择3 V量程；一般通过干电池的电流不能过大，电池在大电流时电动势会明显下降，内电阻r会明显增大，因此电流表应选择0.6 A挡；电池应选择废旧干电池，此时电池内阻大，路端电压变化范围大；为使滑动变阻器调节方便，滑动变阻器选择最大阻值10 左右的电阻第27页/共34页(2)实验数据的处理在用UI图象处理数据时注意坐标原点的数据，防止直接用纵坐标值与横坐标值(截距)求电阻而出错图线斜率的绝对值为电源的内阻图象中图线与U轴的交点的值为电动势第28页/共34页第29页/共34页导线若干(1)设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负(2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的_倍，电阻箱的阻值应为_.第30页/共34页第31页/共34页【方法总结】本实验利用伏安法测电动势和内阻，但在电压表或电流表量程不满足测量要求时，需创新设计实验，将电压表或电流表扩大量程，其基本原理仍是闭合电路欧姆定律第32页/共34页默 读 联 想 记 忆对应学生用书对应学生用书P76第33页/共34页感谢您的观看。第34页/共34页