实验九测定电源的电动势和内阻幻灯片.ppt

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1、实验九 测定电源的电动势和内阻第1页，共45页，编辑于2022年，星期五【实验目的】【实验目的】1掌掌握握用用电电压压表表和和电电流流表表测测定定电电源源的的电电动动势势和和内内阻阻的方法的方法2学会用图象法求电动势和内阻学会用图象法求电动势和内阻【实验原理实验原理】1如如图图实实1甲甲所所示示，改改变变R的的阻阻值值，从从电电压压表表和和电电流流表表中中读读出出几几组组I、U值值，利利用用闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律求求出出几几组组E、r值，最后分别算出它们的平均值值，最后分别算出它们的平均值抓抓纲扣本扣本落落实基基础第2页，共45页，编辑于2022年，星期五2用用图图象象法法来来处处理

2、理数数据据，即即在在坐坐标标纸纸上上以以I为为横横坐坐标标，U为为纵纵坐坐标标，用用测测出出的的几几组组I、U值值画画出出UI图图象象，如如图图实实1乙乙所所示示，直直线线跟跟纵纵轴轴交交点点即即为为电电动动势势的的值值，图图线线的的斜斜率的率的绝对值绝对值即即为为内阻内阻r的的值值第3页，共45页，编辑于2022年，星期五【实验器材】【实验器材】电电压压表表、电电流流表表、滑滑动动变变阻阻器器、干干电电池池、开开关关、导导线线、坐标纸、铅笔坐标纸、铅笔【实验过程】【实验过程】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，按按图图实实1甲所示连接好电路甲所示连接好电路2

3、把把滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片移移动动到到左左端端，使使有有效效电电阻阻最最大大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示示数数，记记录录一一组组数数据据(I1，U1)用用同同样样的的方方法法测测量量几几组组I、U数数据据，将记录的数据填入表格中将记录的数据填入表格中第4页，共45页，编辑于2022年，星期五4断开开关，整理好器材断开开关，整理好器材5处处理理数数据据，用用公公式式法法和和图图象象法法两两种种方方法法求求出出电电动动势势和内和内电电阻的阻的值值【误差分析误差分析】1偶然偶然误误差差(1)由由读读数不准和数不准和电电表表线线性不良引起性不良引起

4、误误差差(2)用用图图象法求象法求E和和r时时，由于作，由于作图图不准确造成的不准确造成的误误差差(3)测测量量过过程程中中通通电电时时间间过过长长或或电电流流过过大大，都都会会引引起起E、r变变化化第5页，共45页，编辑于2022年，星期五2系统误差系统误差由由于于电电压压表表和和电电流流表表内内阻阻影影响而响而导导致的致的误误差差(1)如如图图实实1甲甲所所示示，在在理理论论上上EU(IVIA)r，其其中中电电压压表表示示数数U是是准准确确的的电电源源两两端端电电压压而而实实验验中中忽忽略略了了通通过过电电压压表表的的电电流流IV而而形形成成误误差差，而而且且电电压压表表示示数数越越大大，

5、IV越越大大当当电电压压表表示示数数为为零零时时，IV0，IAI短短，短短路路电电流流测测量量值值真真实实值值如如图图实实2所所示示，可可知知E测测E真真，r测测r真真第6页，共45页，编辑于2022年，星期五(2)若若采采用用如如图图实实3甲甲所所示示的的电电路路，IA为为电电源源电电流流真真实实值值，理理论论上上有有EUUAIAr，其其中中UA不不可可知知而而造造成成误误差差，而而且且电电流流表表示示数数越越大大，UA越越大大当当电电流流为为零零时时，UA0，电电压压为为准准确确值值，等等于于E，如如图图实实3乙乙所所示示，可可知知E测测E真真，r测测r真真第7页，共45页，编辑于2022

6、年，星期五【注意事项】【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大些(选用已使用过一段时间的选用已使用过一段时间的1号干电池号干电池)2干干电电池池在在大大电电流流放放电电时时，电电动动势势会会明明显显下下降降，内内电电阻阻会会明明显显增增大大，因因此此在在实实验验中中不不要要将将电电流流I调调得得过过大大，读读数要快，每次读完立即断电数要快，每次读完立即断电3在在画画UI 图图线线时时，要要使使较较多多的的点点落落在在这这条条直直线线上上或或使使各各点点均均匀匀分分布布在在直直线线的的两两侧侧，个个别别偏偏离离直直线线太太远远的的点点

7、可舍去不予考虑可舍去不予考虑第8页，共45页，编辑于2022年，星期五4干干电电池池内内阻阻较较小小时时路路端端电电压压U的的变变化化也也较较小小，即即不不会会比比电电动动势势小小很很多多，这这时时，在在画画UI图图线线时时，纵纵轴轴的的刻刻度度可可以以不不从从零零开开始始，而而是是根根据据测测得得的的数数据据从从某某一一恰恰当当值值开开始始(横横坐坐标标 I必必须须从从零零开开始始)但但这这时时图图线线和和横横轴轴的的交交点点不不再再是是短路短路电电流流Im，不，不过过斜率的斜率的绝对值绝对值仍是仍是电电源的内源的内电电阻阻第9页，共45页，编辑于2022年，星期五例例1(2013保保定定统

8、统考考)用用电电流流表表和和电电压压表表测测一一节节干干电电池池的的电电动动势势和和内内阻阻(电电动动势势约约为为1.5 V，内内阻阻为为1 以以下下)除除给给出的出的电电池、池、导线导线和开关外，和开关外，还还有以下器材可供有以下器材可供选择选择：A直流直流电电流表流表(00.6 A3 A)；B直流直流电电流表流表(量程量程为为5 A)；C直流直流电压电压表表(03 V15 V)；D直流直流电压电压表表(量程量程为为2 V)；剖剖题探法探法突破考点突破考点考点一考点一实验仪器的选择及数据处理实验仪器的选择及数据处理第10页，共45页，编辑于2022年，星期五E滑滑动动变变阻阻器器(阻阻值值范

9、范围围为为020，额额定定电电流流为为2 A)；F滑滑动动变变阻阻器器(阻阻值值范范围围为为01 000，额额定定电电流流为为0.1 A)(1)为为了了得得到到尽尽可可能能好好的的实实验验效效果果，实实验验中中电电流流表表应应选选_，电电 压压 表表 应应 选选 _，滑滑 动动 变变 阻阻 器器 应应 选选_请请你你画画出出实实验验电电路路的的原原理理图图(填填器器材材前前的的字字母母序号序号)(2)实实验验中中测测得得数数据据如如下下表表所所示示，请请在在图图实实4中中作作出出UI图图线线根根据据图图线线可可知知：电电池池的的电电动动势势E_ V，内阻，内阻r_.第11页，共45页，编辑于2

10、022年，星期五U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.57第12页，共45页，编辑于2022年，星期五(3)若若不不作作出出图图线线，只只选选用用其其中中两两组组U和和I的的数数据据，可可利利用用公公式式EU1I1r和和EU2I2r算算出出E和和r，这这样样做做可可能能得得出出误误差差较较大大的的数数值值则则选选用用第第_组组和和第第_组组数数据，求出的据，求出的E和和r误误差最大差最大解解析析(1)电电源源的的电电动动势势为为1.5 V，电电压压表表选选量量程程为为2 V的的D；实实验验中中通通过过电电池池的的电电流流不不能能

11、太太大大，电电流流表表选选00.6 A即即可可，故故选选A；滑滑动动变变阻阻器器选选20 的的即即可可起起到到调调节节的的作作用用电电流流表表的的内内阻阻未未知知，且且电电源源的的内内阻阻较较小小，故故电电路路设设计计如如图所示图所示第13页，共45页，编辑于2022年，星期五(2)描描点点作作图图如如图图所所示示，图图线线是是一一条条斜斜直直线线其其中中第第4组组读读数数对对应应点点的的偶偶然然误误差差过过大大，作作直直线线时时应应剔剔除除同同时时为为使使直直线线布布列列合合理理，使使纵纵坐坐标标从从1.00 V开开始始记记刻刻度度由由图图象象得得：E1.45 V(0.02 V)，r0.70

12、(0.03)第14页，共45页，编辑于2022年，星期五(3)利利用用两两组组数数据据解解方方程程组组EU1I1r和和EU2I2r求求得得E、r，就就等等效效于于在在坐坐标标系系中中选选用用(U1，I1)、(U2，I2)作作UI图图象象求求得得E、r.故故知知选选用用第第3组组和和第第4组组数数据据解解出出的的E、r的的误误差最大差最大答案答案(1)ADE电电路路图见图见解析解析(2)UI图线见图线见解析解析1.45(0.02)0.70(0.03)(3)34第15页，共45页，编辑于2022年，星期五例例2(2012福福建建理理综综)某某研研究究性性学学习习小小组组欲欲测测定定一一块电块电池的

13、池的电动势电动势E.(1)先先直直接接用用多多用用电电表表测测定定该该电电池池电电动动势势在在操操作作无无误误的的情情况况下下，多多用用电电表表表表盘盘示示数数如如图图实实5，其其示示数数为为_ V.考点二考点二实验的创新设计实验的创新设计第16页，共45页，编辑于2022年，星期五第17页，共45页，编辑于2022年，星期五第18页，共45页，编辑于2022年，星期五第19页，共45页，编辑于2022年，星期五从从图线图线中可求得中可求得E_ V.第20页，共45页，编辑于2022年，星期五解解析析(1)由由多多用用电电表表的的选选择择开开关关知知选选用用的的是是直直流流10 V挡挡，则则其

14、其分分度度值值为为0.2 V，根根据据“半半格格估估读读法法”可可读读得得结结果果为为9.4 V.(2)根据电路图，实物连线如图所示根据电路图，实物连线如图所示第21页，共45页，编辑于2022年，星期五描描点点、连连线线，注注意意使使所所画画出出的的直直线线尽尽可可能能多多的的通通过过所所描描出出的的点点或或使使所所描描出出的的点点均均匀匀分分布布在在直直线线的的两两侧侧如如下下图所示图所示第22页，共45页，编辑于2022年，星期五答案答案(1)9.4(2)见见解析解析9.511.1均可均可第23页，共45页，编辑于2022年，星期五1某某同同学学用用电电流流表表和和电电压压表表测测干干电

15、电池池的的电电动动势势和和内内阻阻时时，所所用用滑滑动动变变阻阻器器的的阻阻值值范范围围为为020，连连接接电电路路的的实实物物图图如如图图实实8所所示示该该学学生生接接线线中中错错误误的的和和不不规规范范的的做法是做法是达达标训练技能技能过关关第24页，共45页，编辑于2022年，星期五A滑滑动变动变阻器不起阻器不起变变阻作用阻作用B电电流表接流表接线线有有错错C电压电压表量程表量程选选用不当用不当D电压电压表接表接线线不妥不妥答案答案ABD第25页，共45页，编辑于2022年，星期五2用用图图实实9所所示示电电路路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阻阻电电池池的的内内阻阻

16、较较小小，为为了了防防止止在在调调节节滑滑动动变变阻阻器器时时造造成成短短路路，电电路路中中用用一一个个定定值值电电阻阻R0起起保保护护作作用用除除电电池池、开关和开关和导线导线外，可供使用的外，可供使用的实验实验器材器材还还有：有：第26页，共45页，编辑于2022年，星期五a电电流表流表(量程量程0.6 A、3 A)；b电压电压表表(量程量程3 V、15 V)；c定定值电值电阻阻(阻阻值值1、额额定功率定功率5 W)；d定定值电值电阻阻(阻阻值值10、额额定功率定功率10 W)；e滑滑动变动变阻器阻器(阻阻值值范范围围010、额额定定电电流流2 A)；f滑滑动变动变阻器阻器(阻阻值值范范围

17、围0100、额额定定电电流流1 A)那么：那么：(1)要要正正确确完完成成实实验验，电电压压表表的的量量程程应应选选择择_ V，电电流流表表的的量量程程应应选选择择_ A；R0应应选选择择_ 的的定定值值电电阻阻，R应应选选择择阻阻值值范范围围是是_的的滑滑动动变变阻阻器器第27页，共45页，编辑于2022年，星期五(2)实实验验测测得得的的6组组数数据据已已在在UI图图中中标标出出，如如图图实实10所所示示，请请你你根根据据数数据据点点位位置置完完成成UI图图线线，并并由由图图线线求出求出该电该电池的池的电动势电动势E_ V，内阻，内阻r_.第28页，共45页，编辑于2022年，星期五解解析

18、析(1)一一节节干干电电池池的的电电动动势势为为1.5 V，故故电电压压表表选选3 V的的量量程程；实实验验中中，通通过过电电池池的的电电流流不不能能太太大大，所所以以电电流流表表选选0.6 A的的量量程程定定值值电电阻阻若若选选10，则则电电路路中中电电流流太太小小，故故定定值值电电阻阻选选1；滑滑动动变变阻阻器器的的最最大大阻阻值值一一般般比比电电池池内内阻阻大大几几倍倍就就行行，取取010 就就能能很很好好地地控控制制电电路路中中的的电电流流和和电电压，故滑动变阻器选压，故滑动变阻器选010.第29页，共45页，编辑于2022年，星期五答答案案(1)30.61010(2)UI图图象象见见

19、解解析析1.500.88(0.800.90均算对均算对)第30页，共45页，编辑于2022年，星期五3(2013沈沈阳阳质质检检)某某同同学学对对实实验验室室的的一一个个多多用用电电表表中中的的电电池池进进行行更更换换时时发发现现，里里面面除除了了一一节节1.5 V的的干干电电池池外外，还还有有一一个个方方形形的的电电池池(层层叠叠电电池池)为为了了测测定定该该电电池池的的电电动动势势和内和内电电阻，阻，实验实验室中提供如下器材：室中提供如下器材：第31页，共45页，编辑于2022年，星期五第32页，共45页，编辑于2022年，星期五答案答案9.010第33页，共45页，编辑于2022年，星期

20、五4(2012重重庆庆理理综综)某某中中学学生生课课外外科科技技活活动动小小组组利利用用铜铜片片、锌锌片片和和家家乡乡盛盛产产的的柑柑橘橘制制作作了了果果汁汁电电池池，他他们们测测量量这这种种电电池池的的电电动动势势E和和内内阻阻r，并并探探究究电电极极间间距距对对E和和r的的影影响响实验实验器材如器材如图实图实12所示所示第34页，共45页，编辑于2022年，星期五(1)测测量量E和和r的的实实验验方方案案为为：调调节节滑滑动动变变阻阻器器，改改变变电电源源 两两 端端 的的 电电 压压 U和和 流流 过过 电电 源源 的的 电电 流流 I，依依 据据 公公 式式_ ，利用，利用测测量数据作

21、出量数据作出UI图图象，得出象，得出E和和r.(2)将将电电压压表表视视为为理理想想表表，要要求求避避免免电电流流表表分分压压作作用用对对测测量量结结果的影响，果的影响，请请在在图图中用笔画中用笔画线线代替代替导线连导线连接接电电路路(3)实实验验中中依依次次减减小小铜铜片片与与锌锌片片的的间间距距，分分别别得得到到相相应应果果汁汁电电池池的的UI图图象象如如图图实实13中中(a)、(b)、(c)、(d)所所示示，由此可知：由此可知：在在该该实实验验中中，随随电电极极间间距距的的减减小小，电电源源电电动动势势_(填填“增增大大”、“减减小小”或或“不不变变”)，电电源源内内阻阻_(填填“增大增

22、大”、“减小减小”或或“不不变变”)第35页，共45页，编辑于2022年，星期五曲曲线线(c)对对应应的的电电源源电电动动势势E_V，内内阻阻r_.当当外外电电路路总总电电阻阻为为2 500 时时，该该电电源源的的输输出出功功率率P_ mW.(均保留三位有效数字均保留三位有效数字)第36页，共45页，编辑于2022年，星期五第37页，共45页，编辑于2022年，星期五答案答案(1)UEIr(2)见图见图(3)不变增大不变增大0.9754780.268第38页，共45页，编辑于2022年，星期五5(2013昆昆明明检检测测)在在“测测量量电电源源的的电电动动势势和和内内电电阻阻”的的实实验验中中

23、，因因找找不不到到合合适适的的电电流流表表，某某同同学学设设计计了了如如图图实实14所所示示的的测测量量电电路，路，图图中器材中器材规规格如下：格如下：第39页，共45页，编辑于2022年，星期五(1)请请根据根据电电路路图图在在图实图实15中完成中完成实实物物连线连线；第40页，共45页，编辑于2022年，星期五(2)下下表表是是该该同同学学的的实实验验数数据据表表格格，请请根根据据表表中中数数据据在在下面的坐下面的坐标纸标纸中作出中作出U1U2图线图线；U1(V)2.792.682.572.442.362.27U2(V)0.380.600.821.011.231.40第41页，共45页，编辑于2022年，星期五(3)根根据据图图线线可可求求得得电电源源电电动动势势E_ V，内内电电阻阻r_.(结结果保留三位有效数字果保留三位有效数字)第42页，共45页，编辑于2022年，星期五答案答案(1)实物连线如图所示实物连线如图所示第43页，共45页，编辑于2022年，星期五(2)如如图图所示所示(3)2.98(2.963.04均均给给分分)1.02(0.9801.08均均给给分分)第44页，共45页，编辑于2022年，星期五课下作业课下作业本讲结束请按ESC键返回第45页，共45页，编辑于2022年，星期五