2022年测定电源电动势及内电阻导学案 .pdf

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1、学习必备欢迎下载测定电源电动势及内电阻【学习目标】1掌握利用电压表和电流表测量电池电动势和内电阻的方法；2学会利用图线处理数据的方法。3使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能。【课前自主学习】一实验目的：测定电池的和二实验原理1、根据闭合电路欧姆定律有 E= U Ir 对一个给定的电池，E 和 r 是一定的， I 和 U 都随负载电阻R 的改变而改变只要改变R的阻值，即可测出两组I 和 U数据，然后代人方程组：解、组成的方程组可得：2、图像法处理数据的优点是什么？如何应用I 、U图线求电源电动势和内阻？三实验器材: 四. 实验原理图：思考：这两实验原理图区别是什么？你会选择哪

2、个实验原理图来设计该实验及其原因？五实验步骤1、按图连接好实验仪器2、移动滑动变阻器的滑动触头，使其接入电路的阻值最大，然后闭合开关S读出电压表、电流表的示数U1、I1，并填入自己设计的表格内断开开关3、多次移动滑动变阻器的滑动触头，一次一次地减小变阻器的阻值，闭合开关，对应地读出电压表、电流表的示数，并记录在表格内4、断开开关S，拆除电路，整理好器材5、在坐标纸上以电流I 为横轴，路端电压U为纵轴，描出所记录的各组I 和 U值的对应点根据描出的各实验点作U-I 线，延长 U-I 图线，从图线与坐标轴的交点确定出电池的电动势和内电阻。六、数据处理方法：1、计算法：根据实验原理，每两组数据就可以

3、得出一组E、r 的数值，多测几组E、 r 的数值取算术平均值即可。2、图象法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页学习必备欢迎下载七实验误差的分析：方法一 . 图象法。1. 实验所选用的电路如如图1 所示，闭合电路的欧姆定律U=E-Ir中的 I 是通过电源的电流，而图1 电路由于存在系统误差，导致电流表读数测量值电源的实际输出电流真实值。设通过电源电流为 I真，电流表读数为I测，电压表内阻为RV，电压表读数为U，电压表分流为IV，由电路结构，U越大， IV越大， U趋于零时， IV也趋于零。 I真= ，而 IV=VRU，

4、它们的关系可用图2 表示，由测量数据画出的U-I 图线为图象AB 。根据修正值， 图线上每点电压对应电流的真实值大于测量值，作出修正之后的 U-I 图线 CB 。由图象可看出图线AB的纵轴截距E测小于图线CB的纵轴截距E真，图线 AB斜率的绝对值 r测也小于图线CB斜率的绝对值r真，因此，2. 实验所选用的电路如图4 所示，闭合电路的欧姆定律U=E Ir 中 U是电源两极间电压，而电路由于存在系统误差，导致电压表读数（测量值）电源两极间电压（真实值）。设电源电压为真U，电压表读数为测U，电流表内阻为RA，电流表读数为I ，电流表分压为UA。由电路结构真U= ，所以在 U-I 图象上对应每一个U

5、值应加上一修正。因此，方法二、等效电源法1. 实验所选用的电路如如图1 所示，对于r测r真E测E真，产生的相对误差也可以根据等效电源的方法进行定量计算，把变阻器的阻值R看成外电路的电阻，电压表看成内电路的一部分，如图3 虚线框所示，由电压表和电源构成等效电源，E、r 的测量值即为等效电源的电动势和内阻。（1）等效电源内电路为电压表和电源并联，等效内阻r测小于电源内阻r真，r测= 。，因为 RV r真，所以相对误差很小，满足实验误差允许范围。（2）电流表的读数为等效电源的输出电流，外电路断开时a、b两点间电压Uab即等效电源开路电压为等效电源的电动势，即为电源电动势的测量值E测。等效电动势小于电

6、源电动势E真。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页学习必备欢迎下载E测= ，相对误差为真RRRV，因为 RV r真，相对误差很小， 也满足实验误差允许范围。2. 实验所选用的电路如图6 所示，实验电路产生的相对误差也可以根据等效电源的方法进行定量计算，电流表看成内电路的一部分。如图6 虚线框所示，内阻的测量值，即等效电源的内阻为电源内阻和电流表内阻之和r测= ，相对误差为rRA。因为 RA与 r真接近甚至大于r真，所以，相对误差很大，远远超出实验误差允许范围，内阻的测量已没有意义。综上所述，利用图1 所示实验电路，电动

7、势和内阻的测量值均小于真实值，但误差小；而图4 所示实验电路，电动势的测量值不存在系统误差，而内阻的测量值大于真实值会产生很大的误差。故伏安法测电源电动势和内阻的实验电路应采用电路。八： 、测量电源电动势和内阻的其他方法及误差分析：误差分析例1、 如下图中所示是测量干电池电动势和内电阻的实验电路，为了减少系统误差，电压表的内阻_，接通电键时滑动变阻器的滑片C应在 _例 3 用伏安法测干电池的电动势和内电阻。根据实验数据画出如右图所示的图线。则这个干电池的电动势是 = V，内电阻 r = 例 2、测量电源电动势和内电阻的器材如图A 所示，请用实线表示导线，将图A 中器材连成实验用电路。实验时经测

8、量得出的数据如下表，请在下图B 的方格纸上画出UI 图线。利用图线可求出电源电动势E，内电阻r。1 2 3 4 5 6 I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页学习必备欢迎下载注意电源内阻的求法，避免出错。例4 用伏安法测电源电动势和内电阻的实验电路如图所示，现备有以下器材：A干电池一个B滑动变阻器（阻值范围0 50）C滑动变阻器（阻值范围0 1750）D电压表（量程03V）E电压表（量程

9、015V）F电流表（量程00.6A ）G 电流表（量程03A）其滑动变阻器应选用_；电压表应选用_；电流表应选用_ （只选仪器前的字母）【例 5】利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：干电池：电动势约为1.5 V，符号电压表：量程1 V，内阻 998.3 ，符号电流表：量程1 A，符号滑动变阻器：最大阻值10 ，符号电阻箱：最大阻值99999.9 ，符号单刀单掷开关1 个，符号导线若干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。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 。 0.6A 3A 3V 15V V A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页