人教版（2019）必修第三册 12.3 实验：测量电源的电动势和内阻 课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
3 实验：测量电源的电动势和内阻（第1课时）
第十二章　恒定电流
复习回顾：闭合电路欧姆定律
闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，
跟内、外电路的电阻之和成反比
请设计电路图测量这节干电池的电动势和内阻
实验思路
测量数据：
路端电压U
电流I
电路图连接
数据分析
序号 1 2 3 4 5 6 7
I/A 0.08 0.14 0.2 0.26 0.32 0.36 0.4
U/V 1.35 1.2 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52
多次测量，取平均值
有没有其他更直观的方法？
数据分析
这个交点表示什么？
这个交点表示什么？
断路电压：电源电动势
短路电流I短
ΔU
ΔI
或
实验思路
如果只有电流表，你能设计出测量电源电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？
方案一：
方案二：
方案三：
安阻法
伏安法
伏阻法
下面我们根据第一种方法进行一次推论：
1.根据闭合电路欧姆定律 E=U外+Ir，则 路端电压U外=E-Ir.
2.改变负载电阻，可得到不同的路端电压.
E，r不变
负载R增大
电流I减小
U内减小
U外增大
3.在电路中接入的负载电阻分别是R1、R2时，对应的在电路中产生的电流为I1、I2，路端电压为U1、U2，则代入，可获得一组方程：
从而计算出：
A
V
下面我们根据第一种方法进行一次推论：
1.根据闭合电路欧姆定律 E=U外+Ir，则 路端电压U外=E-Ir.
2.改变负载电阻，可得到不同的路端电压.
E，r不变
负载R增大
电流I减小
U内减小
U外增大
4.我们也可以做出U-I图像，根据U-I图像纵坐标截距代表电源电动势，斜率的绝对值代表电源内阻来得出。
A
V
安全：测量电学量不能超过仪表的量程
精确：对电压表和电流表来说，测量时指针偏转要超过1/3以上，对欧
姆表来说指针要在中间刻度附近
方便：对滑动变阻器来说，在满足要求情况下选用小电阻。
实验器材选择的原则是：安全、精确、方便，其含义是什么？
电流表(0.6A)
电压表
滑动变阻器
开关、导线及坐标纸、铅笔
(选择量程接近电源电动势)
选用阻值较小的,最大阻值10 ─ 20Ω
以方案1为例
被测电池
（干电池）
(1) 连接电路，开始开关应处于断开状态,
滑动变阻器阻值调到最大。
(3)闭合电键，调节滑动变阻器滑片的位置，读出电流I、电压U的值，重复 5 次 ,列表记录.
A
V
K
E,r
(2)检查:电表选择合适量程，电表的指针
指零量程。
(4)整理好器材，利用公式或U-I图象处理记录的数据，求出电源的E和r.
(1)电池的选择:
为使实验中U随I的变化明显，应选用内阻较大的电池，可以用旧些的干电池，但过旧的电池虽然内阻大，但电动势不稳定，也不宜使用。
(2)防止电池极化:
电路中的电流较大时电池极化现象比较严重，会导致电动势明显下降和内阻明显增大. 因此通电时间越短越好，读完数据立即切断电源，要特别注意测量时绝不允许负载短路。
(3)作U-I图象时的注意点：
用作图法时，滑动变阻器阻值应在几欧至几十欧的较大范围内变化，使各组数据差别大些，实验数据要多取几组，
由于读数等偶然误差的存在，描出的点可能不完全在同一直线上。
在电路中接入的负载电阻分别是R1、R2时，对应的在电路中产生的电流为I1、I2，路端电压为U1、U2
从而计算出：
为了减小误差，可以多测几组I和U的数据，代入E=U+Ir中，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。
以I为横坐标、U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点能大致均衡地分布在直线两侧，这条直线就能较好地代表U-I关系。
I
U
这条直线与U坐标轴的交点表示I=0，属于断路的情况，这时的电压U等于电源的电动势。这条直线与I坐标轴的交点表示U=0，属于短路的情况，根据短路电流I短跟电源内阻r、电动势E的关系
，可以求出电源的内阻r。
A
V
S
R
1. 测量电路存在系统误差 。由于电压表的分流 ，据此作出如图所示的真实和测量的 U－I 图线 ，由图不难看出 ，E、r 的测量值均小于真实值，r测 < r真、E测 < E真 。
2. 电压表和电流表读数时会造成偶然误差。用作图法求 E、r 时，作图不准确造成偶然误差。
I真
Iv
I测
U
I
测量值
×
×
×
真实值
I真 = I测 + Iv
E r
课堂练习
在测定电源电动势和内阻的实验中，其电路图如图甲所示，R为滑动变阻器。改变滑动变阻器接入电路的阻值，记录其对应的电压和电流，作出U I图线，并将图线两端延长，得到图乙所示的图像。
(1)根据图甲所示的电路测量电源的电动势，其值________(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
(2)电源的电动势E=________V，内阻r=________Ω。
3 实验：测量电源的电动势和内阻（第2课时）
第十二章　恒定电流
实验思路
如果只有电流表，你能设计出测量电源电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？
方案一：
方案二：
方案三：
安阻法
伏安法
伏阻法
A
V
S
R
1. 测量电路存在系统误差 。由于电压表的分流 ，据此作出如图所示的真实和测量的 U－I 图线 ，由图不难看出 ，E、r 的测量值均小于真实值，r测 < r真、E测 < E真 。
I真
Iv
I测
U
I
测量值
×
×
×
真实值
I真 = I测 + Iv
E r
A
V
S
R
1. 测量电路存在系统误差 。由于电压表的分流 ，据此作出如图所示的真实和测量的 U－I 图线 ，由图不难看出 ，E、r 的测量值均小于真实值，r测 < r真、E测 < E真 。
I真
Iv
I测
E r
等效法：
电压表电阻与电源内阻并联
r 偏小
总电流偏小，E=U+Ir
E偏小
伏安法，两偏小
U-I法（伏安法）
U-R法（伏阻法）
V
R
K
等效法：
电压表电阻与电源内阻并联
r 偏小
总电流偏小，E=U+Ur/R
E偏小
伏安法，两偏小
伏阻法，两偏小
I-R法（安阻法）
A
R
E r
等效法：
电流表电阻与电源内阻串联
r 偏大
总电流准确，E=IR+Ir
E准确
安阻法，E准，r偏大
伏安伏阻，两偏小