12.3实验_电池电动势和内阻的测量（19张PPT）

(共19张PPT)
12.3 实验：
电池电动势和内阻的测量
电动势和内阻都是电源的重要参数。
根据闭合电路欧姆定律，有多种方法可以测定电池的电动势和内阻。
请你思考并提出一两种实验设计方案。
实验思路
方法 1 根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势 E、内阻 r，与路端电压 U、电流 I 的关系可以写成
E ＝ U ＋ I r （1）
如果能测出 U、I 的两组数据，就可以列出两个关于 E、 r 的方程，从中解出 E 和 r。
实验数据处理
1.代数法
｛
从而计算出：
以上实验只测了两组 U、I 数据，通过联立方程解得 E 和 r，做起来比较简单，但要注意，只根据两组数据解得 E 和 r，误差可能会较大。
要减小实验误差，我们往往进行多次测量，并对数据进行合理的处理。所以，我们可以使用滑动变阻器改变外电路的电阻，进行多次测量。
实验原理
闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
通过改变多次滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相应的路端电压（伏特表读数）、电流（安培表读数），利用解方程的办法或图象法求得电动势和内阻。
A
V
K
E,r
为了减小误差，根据多次测量的结果，分别列出若干组联立方程，求出若干组 E 和 r，最后以 E 的平均值和 r的平均值作为实验结果。这种方法的实验结果比只用两组U、I 数据求得的结果误差小
实验数据处理
2.图像法
根据
E=U+Ir
U=-rI+E
I
U
×
×
×
×
×
A
B
电动势E
短路电流
0
电源的外特性曲线
A
V
K
E,r
斜率k绝对值=r
简便、直观，误差更小
以 U 为纵坐标、I 为横坐标建立平面直角坐标系。根据几组 U、I 的测量数据，在坐标系中描点。某次实验的测量结果如图 12.3-2 所示，此时可以看到这些点大致呈直线分布，画出这条直线。
仔细观察我们会发现，上图测量数据集中在U-I图像的很小区域（偏上一小部分），这样不利于减小误差，如何调整坐标轴解决这个问题？调整后的直线与坐标轴的交点是否发生改变？
调整纵轴起点（根据本次实验数据，把纵轴起点调整为1.20V较合适）,然后再根据U-I图像求 E 和 r
根据
U=-rI+E
结合图像可得：
E=1.49V
二、伏安法电路和器材的选择
1、电路选择
A
V
S
甲
R
实验时采用左图所示电路进行实验
A
V
K
E,r
2、仪器选择：
安培表：
0~0.6A
伏特表:
0~3V
滑动变阻器:
选用阻值较小的,最大阻值10~20Ω
三、实验步骤
1：按原理图连接实物图
A
V
S
甲
R
2、把变阻器的滑片移到一端使电阻值最大
3、闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数（三分之一满偏以上），记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组U，I值。
4、断开电键，整理好器材
四、重要注意事项
（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处
（2）要测出不小于6组Ｉ、U数据，且变化范围要大一些
（3）画U—Ｉ图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。
（4）使用内阻较大的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化
（5）画U--I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始（但横坐标一般从0开始)，这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r.
五、实验设计:
设计测E、r的其它方法
R1
A
R2
K1
K2
A
R
K
如果只有一个电流表没有电压表，你能设计出测电源电动势和内阻的电路吗？
A
V
S
甲
R
E ＝ U外 ＋ U内 （1）
E ＝ U ＋ I r （2）
E ＝ IR＋ I r （3）
电流表、电阻箱组合法
五、实验设计:
设计测E、r的其它方法
如果只有一个电压表没有电流表，你能设计出测电源电动势和内阻的电路吗？
A
V
S
甲
R
E ＝ U外 ＋ U内 （1）
E ＝ U ＋ I r （2）
E ＝ IR＋ I r （3）
电压表、电阻箱组合法
K2
R1
V
R2
K1
V
R
K
六、测定水果电池的电动势和内阻
把铜片和锌片相隔约1 cm插入一个水果中，就制成一个水果电池（图12.3-5）。铜片和锌片相距越近、插入越深，电池的内阻就越小。铜片是电池的正极，锌片是负极。
水果电池内阻很大
化学能
电能
六、测定水果电池的电动势和内阻
V
R
K
把水果电池、电阻箱、电压表等按右上图连接起来。根据前面提到的用电压表和电阻箱组合的方法，用电压表和电阻箱测出多组电压U和电阻R，并记录在预先绘制的表格中。作图
求出水果电池的电动势和内阻。
水果电池的内阻较大，容易测量。但实验时，内阻会发生明显改变。测量应尽量迅速，在内阻发生较大变化之前结束测量。