实验测量电池的电动势和内阻幻灯片.ppt

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1、实验测量电池的电动势和内阻第1页，共26页，编辑于2022年，星期五一、实验原理一、实验原理闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律E=U+IrE=U+IrE=UE=U1 1+I+I1 1r rE=UE=U2 2+I+I2 2r r求出求出E E、r r电压表、电流表测电压表、电流表测U U、I I思考：思考：有没有其他方法？有没有其他方法？U=IRU=IR电流表、两个定值电阻电流表、两个定值电阻I=U/RI=U/R电压表、两个定值电阻电压表、两个定值电阻为了减小偶然性误差，写出为了减小偶然性误差，写出U-IU-I图线，通过图线上的截距，斜率求解图线，通过图线上的截距，斜率求解E E和和r r第2页，

2、共26页，编辑于2022年，星期五二、实验方案和电路图（三种情况）二、实验方案和电路图（三种情况）1 1、用电压表、电流表测电池的、用电压表、电流表测电池的E E、r r2 2、用电流表、定值电阻测电池的、用电流表、定值电阻测电池的E E、r r电阻箱电阻箱AV电流表常采用相对电源外接法，为何？电流表常采用相对电源外接法，为何？电源内阻和电流表内阻均较小，相差不多，电源内阻和电流表内阻均较小，相差不多，若不这样，电流表分压较多，则测量误差较若不这样，电流表分压较多，则测量误差较大。电压表应测量路端电压。大。电压表应测量路端电压。第3页，共26页，编辑于2022年，星期五3 3、用电压表、定值电

3、阻测电池的、用电压表、定值电阻测电池的E E、r r电阻箱电阻箱二、实验方法二、实验方法1 1、水果电池、水果电池优点：优点：内阻较大内阻较大缺点：缺点：内阻易变化内阻易变化2 2、测出多组作图求解、测出多组作图求解,求平均值，减小误差。求平均值，减小误差。第4页，共26页，编辑于2022年，星期五实验步骤实验步骤1 1：按原理图连接实物图：按原理图连接实物图AVSR2 2、把变阻器的滑片移到一端使电阻、把变阻器的滑片移到一端使电阻值最大值最大3 3、闭合电键，调节变阻器，、闭合电键，调节变阻器，使电使电流流表的表的读数有明显示数读数有明显示数，记录一组电流表和，记录一组电流表和电压表的示数，

4、用同样的方法测量并电压表的示数，用同样的方法测量并记录几记录几 组组U U，I I值。值。4 4、断开电键，整理好器材、断开电键，整理好器材第5页，共26页，编辑于2022年，星期五三、数据处理三、数据处理方法一：公式法方法一：公式法 改变改变R R的阻值，从电流表和电压表中读取两组的阻值，从电流表和电压表中读取两组I I、U U的值，代入方程的值，代入方程组联立求解，多测量几次组联立求解，多测量几次I I、U U的值，算出的值，算出E E、r r取平均值取平均值.AVSR也是为理想电表情况的方程。也是为理想电表情况的方程。当考虑电压表的分流：当考虑电压表的分流：第6页，共26页，编辑于202

5、2年，星期五方法二：图象法方法二：图象法以为横坐标，为纵坐标，用测出几组的，值画出以为横坐标，为纵坐标，用测出几组的，值画出-图像，图像，为了充为了充分利用坐标纸，纵坐标常用最小电压值为起点，不以零为起点分利用坐标纸，纵坐标常用最小电压值为起点，不以零为起点。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，图线的斜率的绝对值即为内阻的的值，图线的斜率的绝对值即为内阻的值。值。写出数学表达式，利用截距、斜率求写出数学表达式，利用截距、斜率求E E和和r r。U=E-Ir,U=E-Ir,截距截距E E、斜率、斜率r r。2.U2.U路端路端=U=U测测。I I真真II测测。电压表分

6、流的原因。电压表分流的原因。I I真真A AV VRE E真真 r r真真IvIvI I误差分析误差分析U/VI/A0U UE E测测E E真真I I测测I I真真1.1.当外路当外路R R短路时，电流表的示数短路时，电流表的示数I I测测等于干路电流等于干路电流I I真真。所以两图线相。所以两图线相交于横轴一点。交于横轴一点。偏小偏小r r测测rr真真,E,E测测EUU路端路端。电流表示数等真实值。电流表示数等真实值2.2.电流表相对待测电阻（电源内阻）内接电流表相对待测电阻（电源内阻）内接当外路断路时，当外路断路时，UA=0，则，则U测测=E，两图线相交于纵轴一点。，两图线相交于纵轴一点。

7、A AV VR RU/VU/VI/AI/AI I测测I I真真E EU U测测U U真真I I偏大偏大则则E E真真=E=E测测,r,r测测rr真真。第8页，共26页，编辑于2022年，星期五四、注意四、注意1 1、测干电池的电动势和内阻，应选用旧电池、测干电池的电动势和内阻，应选用旧电池旧电池的内阻较大，以使电压表示数变化明显旧电池的内阻较大，以使电压表示数变化明显2 2、用电压表和电流表测电池的电动势和内阻，应选用安培表的外、用电压表和电流表测电池的电动势和内阻，应选用安培表的外接法。接法。3 3、U=0U=0时的电流为短路电流时的电流为短路电流4 4、根据图象求、根据图象求E E、r r

8、误差较小误差较小I I真真A AV VRE E真真 r r真真IvIvI I第9页，共26页，编辑于2022年，星期五测电源测电源E E、r r的几种方法与电路连接的几种方法与电路连接(理想电表）理想电表）主要仪器原理电路图电压表电流表变阻器电压表变阻箱电流表变阻箱第10页，共26页，编辑于2022年，星期五 例例1 1、用用伏伏安安法法测测电电池池的的电电动动势势和和内内电电阻阻的的实实验验中中，下下列列注注意意事事项项中错误的是中错误的是 ()()A A应应选选用用旧旧的的干干电电池池作作为为被被测测电电源源，以以使使电电压压表表示示数数的的变变化化比比较明显较明显 B B应选用内阻较小的

9、电压表和电流表应选用内阻较小的电压表和电流表 C C移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载 D D根根据据实实验验记记录录的的数数据据作作U U一一I I图图象象时时，应应通通过过尽尽可可能能多多的的点点画画一一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧B第11页，共26页，编辑于2022年，星期五2 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，其其中中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是既能减小偶然

10、误差，又直观、简便的方法是 （）A A测测出出两两组组I I、U U的的数数据据，代代入入方方程程组组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

11、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分析：分析：ABDABD都会产生偶然性误差都会产生偶然性误差第12页，共26页，编辑于2022年，星期五3 3、测量电源、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（具有一定内的电流表（具有一定内 阻）、固定电阻阻）、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

12、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 1）电路如图所示：）电路如图所示：AVKBRR第13页，共26页，编辑于2022年，星期五例例1 1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：

13、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 A待测干电池待测干电池(电动势约为电动势约为1.5 V1.5 V，内阻小于，内阻小于1.0)1.0)B B电流表电流表G(G(满偏电流满偏电流I Ig g3 mA3 mA，内阻，内阻R Rg g10)10)C C电流表电流表A(0A(00.6 A0.6 A，内阻，内阻0.1)0.1)D D滑动变阻器滑动变阻器R R1 1(0(020 20，10 A)10 A)E E滑动变阻器滑动变阻器R R2 2(0(0200 200，1 A)1 A)F F定值电阻定值电阻R R0 0(990)G(990)G开关和导线若干开关和导线若干类型一类型一实验

14、器材与电路的选择实验器材与电路的选择(1)(1)某同学发现上述器材中虽然某同学发现上述器材中虽然没有电压表，没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲但给出了两个电流表，于是他设计了图甲中的中的a a、b b两个参考实验电路其中合理的是图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，为了操所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选_(_(填写器材的代号填写器材的代号)(2)(2)图乙为该同学根据图乙为该同学根据(1)(1)中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的I

15、 I1 1I I2 2图线图线(I I1 1为电流表为电流表G G的示数，的示数，I I2 2为电流表为电流表A A的示数的示数)，则由图线可得被测电池的电动势，则由图线可得被测电池的电动势E E_ V_ V，内阻，内阻r r_ _ .b bD D0.8(0.780.8(0.780.820.821.48(1.471.48(1.471.491.49笔头改装笔头改装滑动变阻器阻值不要太大，最大电流大些。滑动变阻器阻值不要太大，最大电流大些。选用改变电路方便选用改变电路方便第14页，共26页，编辑于2022年，星期五【解析解析】(1)(1)电路电路a a中电流表中电流表A A和定值电阻和定值电阻R

16、R0 0组成的电压表量程为组成的电压表量程为0.6990.1 V594 V0.6990.1 V594 V，而电源电动势仅约为，而电源电动势仅约为1.5 V1.5 V，所以电路，所以电路a a不合理，不合理，电路电路b b合理，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，所以用滑动变阻器用滑动变阻器R R1 1改变电路较为方便改变电路较为方便(2)(2)根据实验原理可知电流表根据实验原理可知电流表G G的读数乘以的读数乘以(10(10990)990)，即为电路的路，即为电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以端电压，所以图线在纵轴上

17、的截距乘以(10(10990)990)1 000 1 000，可得电源电动势可得电源电动势E E1.48101.48103 31 000 V1 000 V1.48 V1.48 V；从图线上取两；从图线上取两点得电池的内阻点得电池的内阻 v原理图及原理原理图及原理E=U+IrE=U+Ir两电表是理想情况的两电表是理想情况的1.1.由电路图及原理列出变化量间的关系，由电路图及原理列出变化量间的关系，即自变量即自变量I I2 2和因变量和因变量I I1 1的关系式。的关系式。2.2.找出斜率、截距的表达式。找出斜率、截距的表达式。E=U+IE=U+I2 2r,r,电压表的示数电压表的示数U=IU=I

18、1 1(R(RG G+R+R0 0)所以所以0.11000第15页，共26页，编辑于2022年，星期五例例2.2.图甲是利用两个电流表图甲是利用两个电流表A A1 1和和A A2 2测量干电池电动势测量干电池电动势E E和内阻和内阻r r的电路原的电路原理图图中理图图中S S为开关，为开关，R R为滑动变阻器，固定电阻为滑动变阻器，固定电阻R R1 1和和A A1 1内阻之和为内阻之和为10000(10000(比比r r和滑动变阻器的总电阻都大得多和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A A2 2为理想电流表为理想电流表(1)(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线按电路原理图在图乙虚线

19、框内各实物图之间画出连线(2)(2)在闭合开关在闭合开关S S前，将滑动变阻器的滑动端前，将滑动变阻器的滑动端c c移动至移动至_(_(填填“a a端端”、“中央中央”或或“b b端端”)(3)(3)闭合开关闭合开关S S，移动滑动变阻器的滑动端，移动滑动变阻器的滑动端c c至某一位置，读出电流表至某一位置，读出电流表A A1 1和和A A2 2的示数的示数I I1 1和和I I2 2，多次改变滑动端，多次改变滑动端c c的位置，得到的数据为的位置，得到的数据为在图所示的坐标纸上以在图所示的坐标纸上以I I1 1为纵坐标、为纵坐标、I I2 2为横坐标画出所对应的为横坐标画出所对应的I I1

20、1I I2 2曲曲线线类型二类型二电路的连接和实验数据的处理电路的连接和实验数据的处理I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)48040032023214068b b端端利用数据表求解，偶然性误差（读数、画图引起的）较大利用数据表求解，偶然性误差（读数、画图引起的）较大可把可把A1和和R1视作构成的理想电压表视作构成的理想电压表第16页，共26页，编辑于2022年，星期五(4)(4)利用所得曲线求得电源的电动势利用所得曲线求得电源的电动势E E_ V_ V，内阻，内阻r r_.(_.(保留两位小数保留两位小数)(5)(5)该电路中电源输出的短路电流该

21、电路中电源输出的短路电流I Im m_ A._ A.R R1 1+R+RA1A1相当于电压表，相当于电压表，I I1 1远小于远小于I I2 2，则，则干路干路I=II=I2 2。可视作理想。可视作理想电压表电压表第17页，共26页，编辑于2022年，星期五第18页，共26页，编辑于2022年，星期五3 3现有一特殊电池，它的电动势现有一特殊电池，它的电动势E E约为约为9 V9 V，内阻，内阻r r约为约为40 40，已知该电池允许输出，已知该电池允许输出的最大电流为的最大电流为50 mA.50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的为了测定这个电池的电动势和内阻，某同

22、学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻电路进行实验，图中电流表的内阻R RA A已经测出，阻值为已经测出，阻值为5 5，R R为电阻箱，阻值范围为电阻箱，阻值范围0 0999.9 999.9，R R0 0为定值电阻，对电路起保护作用为定值电阻，对电路起保护作用(1)(1)实验室备有的定值电阻实验室备有的定值电阻R R0 0有以下几种规格：有以下几种规格：A A10 10 B B50 C50 C150 150 D D500 500 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好本实验选用哪一种规格的定值电阻最好_(2)(2)该同学接入符合要求的该同学接入符合要求的R R0 0后，闭合开关后，闭合开

23、关S S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了图乙所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势记录多组数据，作出了图乙所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E E_ V_ V，内阻，内阻r r_._.(1)(1)回路中的最小电阻回路中的最小电阻R R总总E/IE/Im m180 180，R R0 0为保护电阻，当为保护电阻，当R R0 0时，欲时，欲使电源电流也不会超出使电源电流也不会超出50 mA50 mA，则最小，则最小R R0 0R R总总r rR RA A135 135，C C最合适，最合适，A A、B

24、B太小起不到保护作用，太小起不到保护作用，D D太大，会使电路中的电流测量范围太小太大，会使电路中的电流测量范围太小C1045第19页，共26页，编辑于2022年，星期五1 1在用图甲所示的电路测电池电动势和内电阻时，由于电压表在用图甲所示的电路测电池电动势和内电阻时，由于电压表的分流作用造成的分流作用造成系统误差系统误差，图乙所示的，图乙所示的U UI I图象中有两条直线图象中有两条直线ABAB和和A AB B，其中一条是根据实测数据画出的直线，另一条是修正电，其中一条是根据实测数据画出的直线，另一条是修正电压表分流所引起的误差得到的直线，由图可知，正确的是压表分流所引起的误差得到的直线，由

25、图可知，正确的是()A AABAB是根据实测数据画出的直线是根据实测数据画出的直线B BA AB B是根据实测数据画出的直线是根据实测数据画出的直线C C路端电压路端电压U U越大，通过电压表的电流越大越大，通过电压表的电流越大D D由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻的测由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻的测量值都小于真实值量值都小于真实值答案：答案：ACDACD练习练习系统误差：由于实验工具引起的误差系统误差：由于实验工具引起的误差第20页，共26页，编辑于2022年，星期五2 2在用伏安法测定电池的电动势和内阻的实验中，图是某在用伏安法测定电池的电动势和内阻的实验中，图是某

26、一同学的实际接线图，图中接线有一处错误，只需去掉一同学的实际接线图，图中接线有一处错误，只需去掉一根导线，这根导线的编号是一根导线，这根导线的编号是_3 3图中图中E E为直流电源，为直流电源，R R为已知电阻，为已知电阻，V V为理想电压表，为理想电压表，其量程大于电源电动势，其量程大于电源电动势，S S1 1和和S S2 2是开关现要利用是开关现要利用图中电路测量电源的电动势图中电路测量电源的电动势E E和内阻和内阻r r，试写出，试写出主要实验步骤及结果的表达式主要实验步骤及结果的表达式1.测电动势测电动势2.测内阻测内阻第21页，共26页，编辑于2022年，星期五4 4测量电池的电动势

27、测量电池的电动势E E及内阻及内阻r(Er(E约为约为6 V6 V，r r约为约为1.5)1.5)器材：量器材：量程程3 V3 V的理想电压表的理想电压表V V，量程，量程0.6 A0.6 A的电流表的电流表A(A(具有一定内阻具有一定内阻)，固定，固定电阻电阻R R8.5 8.5，滑动变阻器，滑动变阻器R(0R(010)10)，开关，开关S S，导线若干，导线若干(1)(1)在图的虚框中画出实验电路原理图图中各元件需用题目中所给出的符在图的虚框中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号或字母标出(2)(2)用笔画线代替导线在图完成实物连线用笔画线代替导线在图完成实物连线

28、(3)(3)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；当电流表读数为；当电流表读数为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)解析：本题考查实验原理和实验图的连接，及处理实验解析：本题考查实验原理和实验图的连接，及处理实验数据的能力数据的能力(1)(1)、(2)(2)如图甲、乙所示如图甲、乙所示第22页，共26页，编辑于2022年，星期五5.5.如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势

29、和内如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内电阻的实验中，由于未考虑电流表的内阻，其测量值电阻的实验中，由于未考虑电流表的内阻，其测量值E E和和r r与真实与真实值值E E0 0和和r r0 0相比较，正确的是相比较，正确的是()A AE EE E0 0，r rr r0 0 B BEEEE0 0，rrrrrr0 0 D DEEEE0 0，rrrr0 0CA AV VR R类类似似下下图图第23页，共26页，编辑于2022年，星期五6 6在测定一节干电池在测定一节干电池(电动势约为电动势约为1.5 V1.5 V，内阻约为，内阻约为2)2)的电动势的电动势和内阻的实验中，变阻器和电

30、压表各有两个供选：和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A A电压表量程为电压表量程为15 V15 V；B.B.电压表量程为电压表量程为3 V3 V；A A变阻器为变阻器为(20(20，3 A)3 A)；B.B.变阻器为变阻器为(500(500，0.2 A)0.2 A)电压表应该选电压表应该选_(_(填填A A或或B)B)，这是因为，这是因为_变阻器应该选变阻器应该选_(_(填填A A或或B)B)，这是因为，这是因为_解析：本题主要考查学生对电学仪器的选择电学仪器的选择最解析：本题主要考查学生对电学仪器的选择电学仪器的选择最主要的有两条原则主要的有两条原则(1)(1)安全，即不能超量程安全，即不能超量程(2)(2)方便，即便于读数和调节方便，即便于读数和调节由于电动势约为由于电动势约为1.5 V1.5 V，故选量程为，故选量程为3 V3 V的电压表，读数既准的电压表，读数既准确，又方便，确，又方便，B B变阻器额定电流太小，调节不方便，故选变阻器额定电流太小，调节不方便，故选A A变阻器变阻器第24页，共26页，编辑于2022年，星期五课时练课时练P74 T5，T6第25页，共26页，编辑于2022年，星期五第26页，共26页，编辑于2022年，星期五