实验：测电源电动势和内阻.ppt

实验：测电源电动势和内阻 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 1掌握测量电源电动势和内阻的原理 2能够画出测电源电动势和内阻的原理图，并能连好实物图 3能够运用“代数法”和“图象法”处理实验数据 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 1实验目的：测定电源的电动势和内阻 2实验原理(1)图1中，电源电动势E、内电阻r、路端电压U、电流I的关系可写为E_.(2)图2中，电源电动势E、内电阻r、电流I、电阻R的关系可写为E_.(3)图3中，电源E、内电阻r、路端电压U、电阻R的关系可写为E_.UIrI(Rr)目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 图1 图2图3 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接考点一实验原理和实物连线 用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量电源电动势和内阻 原理：EUIr.对于给定的电源，E和r是一定的，由闭合电路可知，I和U都随负载电阻R的变化而变化，在图1的实验电路中，改变R的阻值，可以测出两组I和U的数据，然后代入闭合电路欧姆定律EUIr可得方程组EU1I1r，EU2I2r.目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接解此方程组，可得电动势和内阻的测量值：目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 例1测量电源的电动势E及内阻r(E3 V，r约为1.5)器材：量程为3 V的理想电压表，量程为0.5 A的电流表(具有一定的内阻)，滑动变阻器，开关S，导线若干(1)画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出(2)根据电路图将图4的仪器连成实验电路图 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接(3)实验中，当电流表读数为时I1，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则可以求出E_，r_.(用I1，I2，U1，U2及R表示)图4 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 解析：(1)设计实验电路原理图如图5所示(2)如图6所示(3)由闭合电路欧姆定律EUIr可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，由EU1I1r，EU2I2r，可得：图5 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 图6 答案：(1)、(2)见解析图(3)目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接练 习 1某学生用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为020，连接电路的实物图如图所示 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接练 习(1)(多选)该学生接线中错误的和不规范的做法是()A滑动变阻器不起变阻作用 B电流表的接线有错C电压表量程选用不当 D电压表的接线不妥 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接练 习(2)画出这个实验的正确电路图 答案：(1)ABCD(2)略 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接考点二仪器选择 1电压表和电流表：在满足所测电流(电压)不超过电流表(电压表)量程的情况下，尽量选择小量程的电表，以提高测量的精确度，减小误差 2滑动变阻器：在本实验中滑动变阻器一般采用限流接法，由于中学实验所用电源电动势一般较小，所以选择阻值较小的变阻器有利于测量I和U.目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接练 习 2在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中：(1)移动滑动变阻器的滑动头应特别注意防止_(2)现备有以下器材：A干电池1个 B滑动变阻器(050)C滑动变阻器(01750)D电压表(03 V)目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接练 习 E电压表(015 V)F电流表(00.6 A)G电流表(03 A)其中滑动变阻器应选_，电流表应选_，电压表应选_ 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接练 习 解析：在使用滑动变阻器时容易因滑动过快而将滑片滑出，与金属接触，从而造成短路因为待测电源电动势约为1.5 V，所以电压表选用03 V的量程，干电池的允许电流一般在0.5 A左右，所以电流表应选用00.6 A的量程；滑动变阻器一般采用限流接法，为了方便调节，要选阻值稍小的滑动变阻器注意开关闭合前，要使滑动变阻器接入电路的阻值尽量大些，保护电流表以防烧毁 答案：(1)短路(2)BFD 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接考点三数据处理 1计算法 用伏安法测电源E和r，对于给定的电源，E和r是一定的，在下图的实验电路中，改变R的阻值，可以测出多组I和U值，代入UEIr可分别得到 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 EU1I1r，EU2I2r，EU3I3r，以上方程两两组成方程组，可求得多组E、r值，为减小误差取其平均值作为电池的电动势和内阻的大小 2图象法 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 由UEIr说明U和I是一次函数关系，所以可在UI坐标平面内描出各组U、I对应的点，然后通过这些点画一直线，如上图所示，直线与纵轴交点的纵坐标就是电池的电动势的大小E，直线与横轴交点的坐标就是电池的短路电流I0，图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小但要注意，有时纵轴起点不是零，这时图线与横轴的交点不是短路电流，图线斜率的绝对值仍是内阻值，与纵轴的交点坐标值仍为电源电动势值 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 例如，干电池内阻较小时，U的变化较小此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用为此，可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小此时图线与横轴交点不表示短路电流另外，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，计算出电池的内阻r.目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 例2在“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”的实验中，提供的器材有：A干电池一节 B电流表(量程0.6 A)C电压表(量程3 V)D电键S和若干导线 E滑动变阻器R1(最大阻值20，允许最大电流1 A)F滑动变阻器R2(最大阻值300，允许最大电流0.5 A)目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 G滑动变阻器R3(最大阻值1 000，允许最大电流0.1 A)(1)按如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选_(填写代号)为使测量尽可能精确，将如图乙所示的实物图连接成实验电路(已连接了部分线)，要求变阻器的滑动触头滑至最右端时，其使用电阻值最大(2)实验步骤：目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 按实验要求连接好电路闭合电键前把变阻器的滑动触头滑至一端，使接入电路的阻值最大 闭合电键，调节滑动变阻器，使_的指针有明显偏转，读取_和_的示数用同样方法测量多组数据 断开电键，整理好器材 数据处理 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接(3)将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中，请作出UI图线，由此求得待测电池的电动势E_V，内阻r_.(结果保留三位有效数字)图甲 图乙 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 图丙 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 解析：(1)因为电源电动势比较小，为了方便调节，减小误差应尽量选择阻值较小的滑动变阻器，所以选E.该问考查了滑动变阻器的限流接法，特别要注意的是滑片在右边时电阻最大(2)该问考查的是实验步骤(3)U和I是一次函数关系，所以各组U、I对应的点，应在同一直线上，所以在作图时要使尽可能多的点在直线上 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 答案：(1)E(或R1)如图1所示(2)电流表电流表电压表(3)如图2所示1.501.88(E：1.471.50 V，r：1.801.88 均算对)图1 图2 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接考点四其他方法测电源电动势E和内阻r 1在本实验数据处理中，图象法比计算法更直观、更容易发现偶然误差并进行纠正(如例题2)因此在实验中多采取图象法处理数据 2除了用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量电源E和r外，通常还可以采用以下常用的方法 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 方法一：用电流表、电阻箱测量 实验电路如图所示：改变电阻箱的阻值，记录R与I，应用EI1(R1r)、EI2(R2r)求出 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 方法二：用电压表、电阻箱测量 实验电路如图所示：改变电阻箱的阻值，记录R与U，应用 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接练 习 3测电源的电动势和内阻：(1)测定电源的电动势和内阻的方法有多种下面四组器材中，能测定一未知电源的电动势和内阻的是()A一只电压表V，一只电流表A，一只滑动变阻器R0和开关K、导线若干 B一只电压表V，一只滑动变阻器R0和开关K、导线若干 C一只电流表A，一只滑动变阻器R0和开关K、导线若干 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接练 习 D一只电流表A，一只电阻箱R和开关K、导线若干(2)请你在虚线框内，利用(1)中的一组器材，画出能测量一节干电池的电动势和内阻的电路原理图(标明器材符号)，并简要说明测量原理和计算方程式 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 解析：在测电源的电动势和内阻实验中，除了最常用的伏安法(电压表、电流表和滑动变阻器)外，通常还会用到安阻法(电流表、电阻箱)、伏阻法(电压表、电阻箱)、等效法等所以A、D正确选择A：则实验电路如图(1)根据闭合电路欧姆定律 E U Ir，改变滑动变阻器 R0的阻值，可以测得两组 I、U值列出方程 E U1I1r，EU2I2r，解得E、r.选择D：则实验电路如图练 习 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接(2)在电阻箱中选定 R1，可读出 I1，选定 R2可读出 I2根据闭合定律欧姆定律E(R1r)I1，E(R2r)I2，解得E、r.答案：(1)AD(2)如图所示，选A得：练 习 目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接 图（1）图（2）目标篇 预习篇 考点篇 栏目链接