测定电池的电动势和内阻三种测量方法及误差详解资料.ppt

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1、同步导学方案课后强化演练第第10节实验：测定电池的电动势节实验：测定电池的电动势和内阻和内阻实 验 要 点 精 讲对应学生用书对应学生用书P74方方案案2.用用电电流流表表、电电阻阻箱箱测测电电动动势势E和内电阻和内电阻r由由闭闭合合电电路路的的欧欧姆姆定定律律得得：EI(Rr)用用电电流流表表测测干干路路中中的的电电流流，通通过过改改变变电电路路中中的的电电阻阻，测测出出两两组组R、I数数据据，就就可可以以列列出出两两个个关关于于E、r的的方方程程：EI1(R1r)EI2(R2r)联联立立就就可可以以解解出出结结果果，实实验验电电路路如图所示如图所示 二、实验器材二、实验器材在在不不同同的的

2、方方案案中中需需要要的的实实验验器器材材略略有有不不同同，分分别别如如下：下：方方案案1：待待测测电电池池一一节节，电电流流表表、电电压压表表各各一一个个，滑滑动变阻器一个，开关一个，导线若干动变阻器一个，开关一个，导线若干方方案案2：待待测测电电池池一一节节，电电流流表表一一个个，电电阻阻箱箱一一个个，开关一个，导线若干开关一个，导线若干方方案案3：待待测测电电池池一一节节，电电压压表表一一个个，电电阻阻箱箱一一个个，开关一个，导线若干开关一个，导线若干三、实验步骤三、实验步骤(以方案以方案1为例为例)1电电流流表表用用0.6 A量量程程，电电压压表表用用3 V量量程程按按图图连连接接好电路

3、好电路2把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端3闭闭合合开开关关，调调节节变变阻阻器器，使使电电流流表表有有明明显显的的示示数数，记记录录一一组组数数据据(I，U)，填填入入下下面面的的表表格格，用用同同样样的的方方法法测测量几组量几组I，U值，填入表格值，填入表格4.断开开关，整理好器材断开开关，整理好器材次数次数123456I(A)U(V)四、数据处理四、数据处理1公公式式法法：把把测测量量的的几几组组数数据据分分别别代代入入EUIr中中，然然后后两两个个方方程程为为一一组组，解解方方程程求求出出几几组组E、r的的值值，最最后后对对E、r分别求平均值作为测

4、量结果分别求平均值作为测量结果2图象法图象法(1)以以I为为横横坐坐标标，U为为纵纵坐坐标标建建立立直直角角坐坐标标系系，根根据据几组几组I、U的测量数据在坐标系中描点；的测量数据在坐标系中描点；(2)用用直直尺尺画画一一条条直直线线，使使尽尽量量多多的的点点落落在在这这条条直直线线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；五、误差分析五、误差分析1偶然误差偶然误差主主要要来来源源于于电电压压表表和和电电流流表表的的读读数数以以及及作作UI图图象象时时描点不准确描点不准确2系统误差系统误差(1)电电流流表表相相对对于于待待测测电电阻阻(电电

5、源源内内阻阻)外外接接(如如图图1所所示示)(2)电电流流表表相相对对于于待待测测电电阻阻(电电源源内内阻阻)内内接接(如如图图3所所示示)产产生生原原因因：由由于于电电流流表表的的分分压压作作用用，使使得得电电压压表表的的读读数数比比电电源源的的路路端端电电压压小小，电电流流表表测测得得的的电电流流等等于于流流过过电电源源的的电电流流，所所以以在在流流过过电电流流相相同同的的情情况况下下，U测测U真真测测量量值值和和真真实实值值的的大大小小比比较较：依依照照分分析析可可绘绘制制出出图图4图线，可以从图线的意义得图线，可以从图线的意义得E测测E真真，r测测r真真综综合合上上述述，任任一一种种电

6、电路路都都存存在在系系统统误误差差，若若电电源源内内阻阻较较小小时时，不不能能采采用用图图3中中的的测测量量电电路路，尽尽管管电电动动势势的的测测量量值值准准确确，但但内内阻阻的的测测量量误误差差很很大大，因因此此要要选选用用图图1中中的的测量电路测量电路六、注意事项六、注意事项1为为了了使使电电池池的的路路端端电电压压变变化化明明显显，电电池池的的内内阻阻宜宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表2电电池池在在大大电电流流放放电电时时极极化化现现象象较较严严重重，电电动动势势E会会明明显显下下降降，内内阻阻r会会明明显显增增大大，故故长长时时间间放放电电电电

7、流流不不宜宜超超过过0.3 A，短短时时间间放放电电电电流流不不宜宜超超过过0.5 A因因此此实实验验中中不不宜宜将将I调调得得过过大大，读读电电表表的的示示数数要要快快，每每次次读读完完后后应应立立即断电即断电 4为为了了提提高高测测量量的的精精确确度度，在在实实验验中中I、U的的变变化化范范围围要要大大一一些些，计计算算E、r时时，U1和和U2、I1和和I2的的差差值值要要大大一一些些5用用伏伏安安法法测测电电动动势势E和和内内电电阻阻r时时，可可以以设设计计成成两两种电路种电路 如如图图所所示示，在在实实验验中中我我们们选选择择甲甲图图的的原原因因有有：依依据据闭闭合合电电路路的的欧欧姆

8、姆定定律律EUIr，在在实实验验中中需需要要测测路路端端电电压压U和和电电源源中中的的电电流流I，可可以以看看出出，甲甲图图中中由由于于电电压压表表的的分分流流作作用用，使使电电流流表表测测得得的的不不是是真真实实的的电电源源中中的的电电流流；乙乙图图中中由由于于电电流流表表的的分分压压作作用用，电电压压表表测测得得的的不不是是真真实实的的路路端端电电压压这这两两个个电电路路都都存存在在系系统统误误差差，由由于于电电流流表表的的电电阻阻和和电电源源的的内内阻阻差差不不多多大大，则则乙乙图图测测量量的的电电源源内内阻阻阻阻值值和和真真实实值值相相差差太太大大故故电电流流表表的的分分压压作作用用不

9、不能能忽忽略略，所以选用甲图电路较好所以选用甲图电路较好6仪器的选择仪器的选择(1)电电流流表表量量程程的的选选择择：量量程程要要大大于于电电源源允允许许通通过过的的最最大大电电流流，对对于于电电池池来来讲讲允允许许通通过过的的最最大大电电流流是是0.5 A故故需要选需要选00.6 A.(2)电电压压表表量量程程的的选选择择：量量程程要要大大于于电电源源电电动动势势，对对一一节节干干电电池池来来讲讲，电电压压表表量量程程在在大大于于1.5 V的的前前提提下下越越小小越好越好(3)滑滑动动变变阻阻器器的的选选择择：滑滑动动变变阻阻器器的的最最大大电电阻阻为为待待测测电电阻阻的的几几倍倍时时较较好

10、好，在在该该实实验验中中因因电电源源内内阻阻比比较较小小，故滑动变阻器选择较小一点的即可故滑动变阻器选择较小一点的即可.在在测测定定一一节节干干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，备有下列器材：备有下列器材：A待测干电池待测干电池(电动势约为电动势约为1.5 V，内阻小于，内阻小于1.0)B电流表电流表G(满偏电流满偏电流Ig3 mA，内阻，内阻Rg10)C电流表电流表A(00.6 A，内阻，内阻0.1)D滑动变阻器滑动变阻器R1(020，10 A)解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P76(1)某某同同学学发发现现上上述述器器材材中中虽虽然然没没有有电电压压表

11、表，但但给给出出了了两两个个电电流流表表，于于是是他他设设计计了了如如图图(甲甲)中中的的a、b两两个个参参考考实实验验电电路路其其中中合合理理的的是是图图_所所示示的的电电路路；在在该该电电路路中中，为为了了操操作作方方便便且且能能较较准准确确地地进进行行测测量量，滑滑动动变变阻器应选阻器应选_(填写器材前的字母代号填写器材前的字母代号)(2)图图(乙乙)为为该该同同学学根根据据(1)中中选选出出的的合合理理实实验验电电路路，利利用用测测出出的的数数据据绘绘出出的的I1I2图图线线(I1为为电电流流表表G的的示示数数，I2为为电电流流表表A的的示示数数)，则则由由图图线线可可得得被被测测电电

12、池池的的电电动动势势E_ V，内阻，内阻r_.【解解析析】(1)电电路路a中中电电流流表表A和和定定值值电电阻阻R0组组成成的的电电压压表表量量程程为为0.6990.1 V594 V，而而电电源源电电动动势势仅仅约约为为1.5 V，所所以以电电路路a不不合合理理，电电路路b合合理理，电电源源的的内内阻阻较较小小，又又滑滑动动变变阻阻器器采采用用限限流流式式改改变变电电路路，所所以以用用滑滑动动变变阻阻器器R1改变电路较为方便改变电路较为方便【答案【答案】(1)bD(2)1.48(1.471.49均正确均正确)0.8(0.780.82均正确均正确)【方法总结【方法总结】(1)实验仪器的选取实验仪

13、器的选取测测一一节节干干电电池池的的电电动动势势和和内内电电阻阻，电电压压表表应应选选择择3 V量量程程；一一般般通通过过干干电电池池的的电电流流不不能能过过大大，电电池池在在大大电电流流时时电电动动势势会会明明显显下下降降，内内电电阻阻r会会明明显显增增大大，因因此此电电流流表表应应选选择择0.6 A挡挡；电电池池应应选选择择废废旧旧干干电电池池，此此时时电电池池内内阻阻大大，路路端端电电压压变变化化范范围围大大；为为使使滑滑动动变变阻阻器器调调节节方方便便，滑动变阻器选择最大阻值滑动变阻器选择最大阻值10 左右的电阻左右的电阻(2)实验数据的处理实验数据的处理在在用用UI图图象象处处理理数

14、数据据时时注注意意坐坐标标原原点点的的数数据据，防防止止直直接接用用纵纵坐坐标标值值与与横横坐坐标标值值(截截距距)求求电电阻阻而而出出错错图图线线斜率的绝对值为电源的内阻斜率的绝对值为电源的内阻图象中图线与图象中图线与U轴的交点的值为电动势轴的交点的值为电动势导线若干导线若干(1)设设计计测测量量电电源源电电动动势势和和内内阻阻的的电电路路并并将将它它画画在在指指定定的的方方框框内内要要求求在在图图中中标标出出电电压压表表、电电流流表表的的接线柱的正负接线柱的正负(2)为为了了满满足足本本实实验验要要求求并并保保证证实实验验的的精精确确度度，电电压压表表量量程程应应扩扩大大为为原原量量程程的的_倍倍，电电阻阻箱箱的的阻值应为阻值应为_.【方法总结【方法总结】本本实实验验利利用用伏伏安安法法测测电电动动势势和和内内阻阻，但但在在电电压压表表或或电电流流表表量量程程不不满满足足测测量量要要求求时时，需需创创新新设设计计实实验验，将将电电压压表表或或电电流流表表扩扩大大量量程程，其其基基本本原原理理仍仍是是闭闭合合电电路路欧欧姆姆定律定律默 读 联 想 记 忆对应学生用书对应学生用书P76