测定电池的电动和内阻(共41张ppt)

(共41张PPT)
2.10测定电池的电动势和内阻
第二章 恒定电流
教学目标
1、知道测量电源电动势和内电阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。
2、经历实验过程，掌握实验方法，学会根据图象合理外推进行数据处理的方法。
3、尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的方法。
4、培养仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。
1、 U-I法（电压表、电流表）
A
V
S
E r
一、实验原理:伏安法
改变滑动变阻器，测两组数据U1I1,U2I2
2、I-R法：E=IR+Ir
3、U-R法：
r
R
U
U +
E=
安培表：
0~0.6A
伏特表：
0~3V
滑动变阻器：
阻值较小的,最大阻值10~20Ω
被测干电池：内阻较大
电键和导线
二、器材选择：
三、实验方法
1、试验器材：
（1）待测电池：旧干电池或水果电池（内阻较大）
（2）电表：电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）
（3）滑动变阻器：0～20Ω
（4）电键、导线
2、试验步骤：
2、试验步骤：
三、实验方法
三、实验方法
A
V
S
E r
2、试验步骤：
2、实验步骤：
（1）按照电路图，连接好实物；
① 电表正负接线柱不能接反，保证电流从“+”接线柱流入；
② 量程选择恰当：电压表(0～3V)、电流表(0～0.6A)
③ 实验前，开关处于断开状态，滑动变阻器处于阻值最大状态。
（2）闭合电键，调节滑动变阻器滑片的位置，读出并记录电
压U、电流I的值,重复 5～6 次。
1 2 3 4 5 6
U(V)
I(A)
【注意】实验中电流不能调得过大，读数要快，每次读完数后立即断开开关，以免电池内阻发生明显变化。
（3）实验完毕，断开开关，整理好实验器材。
方法1:公式法
改变R的阻值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值.
三、数据处理
E
I短
方法2:图象法
在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U，I值画出U－I图像.
E
I
r
=
短
E
E等于U轴截距
r等于直线的斜率的绝对值
四、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、使用内阻较大一些的旧电池. 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.
3、要测出6组I、U数据，且变化范围要大一些.
4、画U-I图线时，应使:
（1）、使直线通过尽可能多的点，
（2）、使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，
（3）、个别偏离直线太远的点可舍去.
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(但横坐标必须从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.
甲图：误差来源于电压表的分流作用
五、电路的选择及误差分析
甲：电流表外接时
A
V
S
甲
R
A
V
K
E,r
1、本实验中，存在的系统误差是由于电压表的分流引起。
电流表外接时
U测=U真
= + Iv
I真
I测
短路时U =0,Iv=0,I真=I测.
0
U
I
测量值
真实值
I测
I 真
U越大，电压表的分流越严重，电流误差就越大。所以内阻小一点时测量误差小一些。
2、由U-I图线可知，该实验的测量结果将导致电源的电动势E和内阻r都偏小。
斜率k绝对值=r
乙图：误差来源于电流表的分压作用
A
V
S
乙
R
乙：电流表内接时
A
V
K
E,r
1、本实验中，存在的系统误差是由于电流表的分压引起。
2、由U-I图线可知，该实验的测量结果将导致电源的内阻r偏大，但电动势E测=E真。
0
U
I
测量值
真实值
电流表内接时
斜率k绝对值=r
U真= U测+UA
I测= I真
断路时I=0 ，UA=0,U真= U测
U测
U 真
I越大，电流表的分压越严重，电压误差就越大。所以内阻大一点时测量误差小一些。
3、等效电源法（甲）：
R
V
A
甲
+
-
E测 = E等 < E真 r测 = r真与RV并联< r真
R
V
A
甲
+
-
E测 r测
适宜测小内阻电源
等效电源法(乙)：
R
V
A
乙
+
-
V
E测 r测
R
V
乙
+
-
E测
E测 = E等 =E真 r测 = r真+RA > r真
适宜测大内阻电源
设计测E、r的其它方法及误差分析
七、实验设计
单表法：一只电表(理想电表)、定值电阻(电阻箱)
（1）电流表＋定值电阻
（2）电压表＋定值电阻
A
S
E r
R
V
S
E r
R
V
A
R
1/R
做“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验，可供选用的器材有：
A．电流表(量程：0～0.6 A　RA＝1 Ω)
B．电流表(量程：0～3 A　RA＝0.6 Ω)
C．电压表(量程：0～3 V　R V＝5 kΩ)
D．电压表(量程：0～15 V　R V＝10 kΩ)
典型例题
E．滑动变阻器(阻值范围：0～10 Ω　额定电流：1.5 A)
F．滑动变阻器(阻值范围：0～2 kΩ　额定电流：0.2 A)
G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干
(1)请画出能使本实验测量精确程度较高的实验电路图。
(2)电路中电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______。(填字母代号)
A
C
E
(3)如图甲所示为实验所需器材，请按电路图连接实物图。
解题指导：(1)实验器材的选取应遵循安全、精确和操作方便的原则。本实验的误差主要来自电压表的分流。因此，本实验中滑动变阻器的选择原则是：阻值范围小而额定电流较大。电压表的选择原则是：在满足量程要求的前提下选取内阻较大的。电流表的选择需根据实验中电流大小的估算值来确定。
(2)根据实验要求，先画出电路图，然后根据电路图连接实物图。
解析：(1)电路如图乙所示
(2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；实验中电流又不能太大，一般不超过0.5 A，所以电流表应选A；滑动变阻器不能选择太大的阻值，从允许最大电流和减小实验误差来看，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E。
(3)如图丙所示
注意：闭合开关前，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑到最左端。
答案：(1)如图乙所示　(3)如图丙所示
典型例题 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：
A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω
B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω
C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ
D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ
E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A
F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A
(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)。
(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将______和______相连、______和______相连、______和______相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。
A
D
F
a
d
c
g
f
h
解析：(1)此次实验电流表内阻对实验没有影响，选择小量程电流表，减小读数误差；串联电池的电动势约为4.5 V，电压表应选择D项；接入电路中的电阻在满足要求的条件下不宜过大，容易调节，故滑动变阻器应选 F。
(2)电压表的内阻相对滑动变阻器的内阻较大，流经电压表的电流可以忽略不计，所以选择电流表内接法，以减小误差。
典型例题：小明利用如图1所示的实验装置测量一节干电池的电动势和内阻。
(1)图中电流表的示数为__________A。
(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：
0.44
U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06
I(A) 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44
请根据表中的数据，在图2所示的方格纸上作出U－I图线。
由图线求得：电动势E＝_________________________ V；内阻r＝______________________Ω。
(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因_____________________________________________
解析：(1)电流表读数时注意量程和有效数字，电流表使用的量程为0～0.6 A，所以电流表读数为0.44 A。
1.60(1.58～1.62都算对)
1.2(1.18～1.26都算对)
干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大
(2)画U－I图线时注意所描各点要均匀分布在线的两侧，并且纵坐标要从1 V开始。U－I图线如图所示
根据E＝U＋Ir，图象中纵截距为电动势，所以E＝1.60 V(1.58～1.62都算对)，斜率为内阻，所以r＝1.2 Ω(1.18～1.26都算对)。
(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大。
课后习题（做在课本上）
同步练习
课后作业
谢谢聆听！！