4.3 测量电源的电动势和内电阻 课件 (2)

课件40张PPT。4.3 测量电源的电动势和内阻一、实验目的
1．知道测量电源的电动势和内阻的实验原理．
2．学会利用图象处理实验数据的方法．二、实验原理
实验电路如图1所示，
根据闭合电路的欧姆定律，改变R
的阻值，测出两组U、I的值，即可
得到两个欧姆定律方程：
E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，联立可解出E、r的值．图1三、实验器材
待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干．
四、实验步骤
1．确定电流表、电压表的量程，按电路图把器材连接好．
2．将滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻
值最大．
3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显读数，记录一
组电流表和电压表的读数．4．用同样方法，再次测量并记录几组U、I值．
5．断开开关，整理好器材．
6．根据测量的数据描绘U－I图线，所得图线的延长线
与U轴交点即为电源的电动势E，图线斜率的绝对值即为电池的内阻r.图2六、注意事项
1．为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的
旧干电池和内阻较大的电压表．
2．实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立
即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显
变化．4．为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围
要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大
一些．七、误差分析
1．电流表内接时电路如图4甲所示．
产生实验误差的原因是由于电压表的分流造成的，测量值与真实值的关系为：E测产生实验误差的原因是由于电流表的分压造成的，测量值与真实值的关系为：E测＝E真；r测>r真．[典例1]　测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5 V，r约为1.5 Ω)．
器材：量程3 V的理想电压表V，量程0.5 A的电流表A(有一定的内阻)，固定电阻R＝4 Ω，滑动变阻器R′，电键S，导线若干．(1)画出实验电路原理图．图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出．
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(2)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2.则可以求出E＝_____
_________，r＝____________.(用I1，I2，U1，U2及R表示)[思路点拨]　根据电流表和电压表的特点选择电路接法，将测量数据代入公式E＝U＋Ir列方程组求解．[解析]　(1)实验中，由于电流表具有一定的未知阻值的电阻，所以应将电流表内接．电路中最大电流即电流表A的量程为0.5 A，电源内电压最大值约为0.5×1.5 V＝0.75 V，路端电压最小值为4.5 V－0.75 V＝3.75 V，而电压表量程为3 V．因此须将电阻R置于并联的测量电路外，这样并联电路的最小电压U＝4.5 V－0.5×(1.5＋4)V＝1.75 V，小于电压表的量程．所以实验原理如图5所示． 本题中测电源的电动势和内阻时，电压表、电流表各有一只，且量程固定，但电压表量程较小，不可直接连在电源两端，此时可利用固定电阻与电源串联，固定电阻起到一定的分压作用．1．某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实
验中，串联了一只2 Ω的保护电阻R0，实验电路如图6甲所示，请回答下列问题：图6(1)按电路原理图甲连接实物电路图乙．
(2)连好电路后，该同学开始实验，闭合电键S后，他发现电流表的示数为零，电压表的示数不为零，他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b和b、c及d、e时，示数均为零，把两表笔接c、d时，其示数与电压表示数相同，检查各接线柱均未接错，且接触良好，各接线之间也未发生短路，由此可推断故障原因应是___________________．
(3)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，分析造成本实验系统误差的原因是：________________________________.解析：(1)如图所示．答案：(1)见解析
(2)c、d之间滑动变阻器断路
(3)由于电压表分流，E测(3)因电压表的分流，使电流表的示数小于流过电源的电流．造成：E测(1)在图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路．图7　　　　　　　 　图8(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图8中画出U－I图象，根据图象读出电池的电动势E＝________V，求出电池内阻r＝________Ω.(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，用公式E＝U＋Ir列方程求E和r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用第________组和第________组的数据，求得E和r误差最大．[思路点拨]　解答本题时应注意以下三点：
(1)实物连线上注意电表量程、正负极及连线的位置．
(2)描点后连线的原则．
(3)电源电动势、内阻的大小确定方法．[解析]　(1)按照实验原理图将实物图连接起来，如图9甲所示．甲　　　　　　　　　乙
图9(3)由图线可以看出第4组数据点偏离直线最远，若取第3组和第4组数据列方程组求E和r，相当于过图中3和4两点作一直线求E和r，而此直线与所画的直线偏离最大，所以选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大．[答案]　(1)见解析　(2)1.46　0.71　(3)3　42．如图10甲所示的电路测定电池的电动势和内
阻，根据测得的数据作出了如图10乙所示的U－I图象，由图象可知 (　　)图10A．电池电动势为1.40 V
B．电池内阻值为3.50 Ω
C．外电路短路时的电流为0.40 A
D．电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数I′约为0.20 A答案：AD