12.3实验：电池电动势和内阻的测量-高二物理（人教版2019必修第三册）(共29张PPT)

(共29张PPT)
12.3 实验：电池电动势和内阻的测量
思考：有一节干电池，想测出其电动势和内电阻。现有电流表、电压表、滑动变阻器、电阻箱、开关，你能设计几种实验方案？
1、电流表，电压表，滑动变阻器
E= U + I r
E=I R+ I r
一、实验方案及思路
2、电流表，电阻箱
3、电压表，电阻箱
E=U+
方案一：伏安法测电源电动势和内阻
闭合电路的欧姆定律：Ｅ＝Ｕ＋Ｉr
v
A
1、实验原理：
2、实验电路：
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：旧的干电池，内阻较大。
电键和导线
3、仪器选择：
（1）按原理图连接实物图
v
A
（2）把变阻器的滑片移到一端使其阻值最大
（3）闭合电键,调节变阻器,使电流表的读数有明显示数,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
4、实验步骤：
方法一: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.
5、数据处理：
E
I短
方法二:图象法
E
I
r
=
短
E
U轴截距等于电动势E
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.
r等于直线的斜率的绝对值
5、数据处理：
A
V
S
甲
R
A
V
S
乙
R
甲图：误差来源于电压表的分流作用
乙图：误差来源于电流表的分压作用
适宜测小内阻电源
适宜测大内阻电源
6、电路选择：
误差来源：
U
I
测量值
×
×
真实值
I真
Iv
A
V
K
E,r
I测
电压表分流
口诀：分流小人小义
7、误差分析：
A
V
K
E,r
U
I
测量值
×
×
×
真实值
U外
U测
UA
误差来源：
电流表的分压
口诀：分压高人一等
7、误差分析：
（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.从而使得路端电压变化较为明显。 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.
8、注意事项：
1、电路图：如图所示。
方案二： I-R法测电源电动势和内阻
2、原理：根据闭合电路的欧姆定律得 E＝IR＋Ir，改变电阻箱的阻值就能得到 R、I 数据，利用两组数据就能求得 E、r，也可利用多组数据作图象来求解。
A
R2
E=I 1(R1+r)
E=I2 (R2+r)
V
R2
V
R1
E= U1 + U1r / R1
E= U2 + U2r / R2
方案三： U-R法测电源电动势和内阻
1．某实验小组的同学欲测量一组废旧电池组的电动势和内阻，实验室提供的器材如下：
A．废旧电池组：电动势E约为3V，内阻r约为4.5
B．电压表V：量程为0-3V，内阻R约为15k
C．电流表A1：量程为0-0.6A，内阻r1约0.05
D．电流表A2：量程为0-100mA，内阻r2约为5
E．滑动变阻器R1：阻值0-10
F．滑动变阻器R2：阻值0-1k
G．开关，导线若干
（1）该实验小组应选择的电流表为___________，应选择的滑动变阻器为___________。（填器材前面的字母序号）
C
E
（2）通过改变滑动变阻器阻值测绘出的U-I图像如图甲所示，则该电池组的电动势E=___________，内阻r=___________。（结果保留两位有效数字）
3.0
4.0
2．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
（1）应该选择的实验电路是____（选填“甲”或“乙”）
甲
B
C
3．某学习小组用水果和两种金属电极做了一个“水果电池”，为了测量其电动势和内阻，进行了以下实验：
（1）为了尽可能准确地测出水果电池的电动势和内阻，使用的实验器材有：数字式多用电表（可视为理想电压表），滑动变阻器（最大阻值足够大），微安表，导线，开关等。实验电路如图甲所示，请根据电路图在图乙中完成实物连线。( )
（2）连接好电路后闭合开关，调节滑动变阻器，记录数字电压表和微安表的示数。作出U—I图像，如图丙所示。由图像求得水果电池的电动势E = _______V，内阻r = ________kΩ（结果保留三位有效数字）。
（3）若实验室中没有数字式多用电表，只能用普通电压表（量程为0 ~ 3V）做实验，这样会使得电动势的测量值_________，内阻的测量值________。（均选填“偏大”“偏小”或“无偏差”）
1.00
21.7
偏小
偏小
b
不变
Ⅱ