12.3实验：电池电动势内阻的测量（共16张ppt）

(共16张PPT)
第3节 实验：测电源电动势内阻的测量
Ｕ:路端电压
1.代数法：
Ｕ=E-Ｉr
I:总电流
一、实验原理
U1=E-I1r
U2=E-I2r
2.图象法：
E
r
I
U
0
A
V
电流表示数不是总电流
电压表示数不是外电压
两种接法都有误差
二、误差分析
A
V
得：E＝
r＝
A
V
二、误差分析
r 测 < r真
r 测 > r真
E测 E测 = E真
I
U
1.电流表内接：
2.电流表外接：
E真
E测
I真
I测
I
U
0
E真
U真
U测
势阻都小
势等阻大
I测
I真
注意：
外接法内阻测量相对误差太大，
除非知道RA才选用
A
V
为了减小此误差， 滑动变阻器R的阻值应该_____一些，所选用的电压表的内阻应该_____一些。
思考:实验电路如图。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。
小
大
A
V
S
被测电池(干电池)
电流表: 0~0.6A
电压表: 0~3V
滑动变阻器：最大阻值10~20Ω
电键和导线若干
三、实验器材
四、实验步骤
1.按原理图连接实物图
四、实验步骤
2.记录数据
3.计算结果
A
V
S
I/A
0.2
0.1
0.3
0.4
0.5
*
*
*
*
*
*
1.画直线时应使各个点尽量靠近直线，并尽量分布在直线两侧，对于个别明显的误差点不予考虑。
五、注意事项
1.0
1.5
U/V
0
0.5
思考：当电池的内阻较小时，图像会出现什么情况？
I/A
0.2
0.1
0.3
0.4
0.5
1.画直线时应使各个点尽量靠近直线，并尽量分布在直线两侧，对于个别明显的误差点不予考虑。
五、注意事项
1.0
1.5
U/V
0
0.5
思考：当电池的内阻较小时，图像会出现什么情况？
U的变化很小，导致斜率很小，图线比较平坦，很难确定短路电流，测量结果误差较大。
*
*
*
*
*
*
1.画直线时应使各个点尽量靠近直线，并尽量分布在直线两侧，对于个别明显的误差点不予考虑。
五、注意事项
1.5
I/A
U/V
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1.1
1.2
1.4
1.3
I/A
0.2
0.1
0.3
0.4
0.5
1.0
1.5
U/V
0
0.5
*
*
*
*
*
*
五、注意事项
1.5
I/A
U/V
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1.1
1.2
1.4
1.3
I/A
0.2
0.1
0.3
0.4
0.5
1.0
1.5
U/V
0
0.5
*
*
*
*
*
*
2.可使纵轴不从零开始，放大纵轴的标度，使图像完整，减小测量误差。纵轴交点仍是E，横轴交点不再是I短。
内阻是多少？
3.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，电压表示数变化明显
4.用电压表和电流表测电池的电动势和内阻，应选用安培表的内接法.如只测电动势，可用外接法。
7.U=0时的电流才是短路电流
5.根据图象求E、r误差较小
6.特别要注意有时候图像的纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI |。
五、注意事项
例1：某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压表(0-3V,3kΩ),电流表(0-0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω 2A)和 R2(100Ω 0.1A)各一只;
(1)实验中滑动变阻器应选用 (选填R1或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻r= Ω.
E测_____E真，r测________r真。(填“<”“＝”或“>”)
1.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4
0.9
1.1
1.3
1.2
1.0
0.8
1.4
I/A
U/V
V
A
图甲
图乙
R1
1.50
图线的斜率为0.7/0.37=1.85Ω r=1.85-RA=0.85 Ω
0.85
<
<
例2.某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻。
该小组顺通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出I1－I2图象,得到电池的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω。
I2/mA
1.0
0.5
1.5
U/V
200
300
0
100
1.40
0.46
电阻箱
1.安阻法测E、r
六:其它方案
R
I
0
R
0
1
I
E=I1(R1+r)
E=I2 (R2+r)
误差：
势等阻大
V
2.伏阻法测E、r
电阻箱
1.安阻法测E、r
六:其它方案
E= U1 + U1r / R1
E= U2 + U2r / R2
1
R
0
1
U
误差：
势阻都小
例3: 有一特殊电池，它的电动势约为9 V，内阻约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA。为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图7甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA＝5 Ω，R为电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω，R0为定值电阻，对电源起保护作用。
(1)本实验中的R0应选_____(填字母)。
A.10 Ω B.50 Ω
C.150 Ω D.500 Ω
(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E＝________V，
内阻r＝________Ω。
C
10　
45
例4.某学习小组的同学设计了如图4所示的电路来测量定值电阻R0的阻值(约为几欧到十几欧)及电源的电动势E和内阻r。
实验器材有：待测电源，待测电阻R0，电流表A(量程为0.6 A，内阻不计)，电阻箱R(0～99.9 Ω)，开关S1和S2，导线若干。
(1)先测电阻R0的阻值。请将学习小组同学的操作补充完整；
先闭合S1和S2，调节电阻箱，读出其示数R1和对应的电流表示数I，然后 ，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的示数R2。则电阻R0的表达式为R0＝______________。
断开S2，调节电阻箱的阻值　
R1－R2
①根据图5给定的坐标系并结合以上数据描点作图。
②利用图象求出该电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω(保留两位有效数字)。
6.0　
2.5
(2)同学们通过上述操作，测得电阻R0＝9.5 Ω，继续测电源的电动势E和内阻r。该小组同学的做法是：闭合S1，断开S2，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，如下表数据：
组数 1 2 3 4 5
电阻R/Ω 0 3.0 6.0 12.0 18.0
电流I/A 0.50 0.40 0.33 0.25 0.20
1/I 2.00 2.50 3.03 4.00 5.00