4.3 测量电源的电动势和内电阻 课件 (5)

课件30张PPT。第4讲　测量电源的电动势和内电阻目标定位
1.掌握实验目的、原理、步骤.2.会用图象法处理实验数据的处理方法.3.会进行误差分析．预习导学 梳理·识记·点拨 一、测量电源电动势和内电阻的原理
利用闭合电路欧姆定律来测量，电路图如图1所示．通过 改变电路状态，电路中的电压、电流均发生变化，用_______
和_______测量出___和___ 的两组数据，列出两个方程，进而求解出电动势E和内阻r.图1改变滑动变阻器电压表电流表UI二、测量数据处理方法
1.代数法：按照电路图连接电路，改变 的位置，观察 和 的示数，将对应的 、 值填入表中，并按要求完成相关计算.
2.图象法：以 为纵轴， 为横轴做出图线，图线的延长线与纵坐标的交点坐标表示 ；图线的斜率表示 .滑动变阻器滑片电压表电流表UIUI电动势E电源的内阻课堂讲义 理解·深化·探究测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种(以伏安法为例)
一、伏安法
1.实验步骤
(1)电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 V量程，按实验原理图连接好电路.
(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最大.(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1，U1).用同样的方法测量几组U、I值.
(4)断开开关，整理好器材.
(5)处理数据，用公式法和作图法这两种方法求出电池的电动势和内阻.2.实验数据的处理
(1)求平均值法：由E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r可解得可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值.
(2)作U－I图象法
①本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据多次测出的U、I值，作U－I图象；②将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E；
③横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流 ；
④图线斜率的绝对值即电池的内阻r，
即r＝ ＝ ，如图2所示.图23.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.(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.
如图3所示，此时图线与纵轴交点仍为
电池的电动势E，但图线与横轴交点
不再是短路电流，内阻要在直线上取
较远的两点用r＝ 求出.图34.误差分析
(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图线时描点不准确.
(2)系统误差：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些.由E＝U＋Ir知，电动势的测量值偏小；实验测的内阻实际上是电压表与电源内阻的等效值，所以测的内阻也偏小，即E测＜E真，r测＜r真.二、安阻法
由E＝IR＋Ir可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图4所示.图4三、伏阻法
由 知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图5所示.图5典例精析例1 在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中.
(1)备有如下器材
A.干电池1节　 B.滑动变阻器(0～20 Ω )　
C.滑动变阻器(0～1 kΩ )　 D.电压表(0～3 V)　
E.电流表(0～0.6 A)　 F.电流表(0～3 A)　
G.开关、导线若干其中滑动变阻器应选________，电流表应选________.(只填器材前的序号)解析　滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可，故滑动变阻器应选B(也可以从便于调节的角度来分析，应该选择阻值较小的滑动变阻器.).电流表的量程要大于电源允许通过的电流，对于电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5 A，故需要选择0～0.6 A，所以电流表应选E.
答案　B　E(2)为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.
解析　电路图如图所示.答案　见解析(3)某同学根据实验数据画出的U－I图象如图6所示，由图象可得电池的电动势为____ V，内电阻为____ Ω.
解析　由U?I图象可知：纵截距为1.5 V，
故电池的电动势为1.5 V；＝1.0 Ω.图61.51.0例2 用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图7(a)所示，一位同学测得的六组数据如下表所示.(1)试根据这些数据在图(b)中作出U－I图线.图7(2)根据图线求出电池的电动势E＝________V，电池的内阻r＝________Ω.解析　本题考查用作图法处理实
验数据的能力.作图线时应使尽可
能多的点落在直线上，个别偏离
太远的点应舍去，图线如图所示.
由图线与纵轴的交点可得电动势
E＝1.45 V，再读出图线与横轴交点的坐标(1.00,0.65)，由E＝U＋Ir得r＝ ≈0.69 Ω.答案　(1)见解析图　
(2)1.45　0.69例3　某研究性学习小组利用如图8甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R－ 图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到
E＝________，r＝________.图8由此知图线的斜率为电动势E，纵轴截距大小为内阻r.答案　2.9 V　0.9 Ω对点练习 巩固·应用·反馈在做测干电池电动势和内阻的实验时备有下列器材可供选用.
A.干电池(电动势约为1.5 V)
B.直流电流表(量程为0～0.6～3 A,0.6 A挡内阻为0.10 Ω，3 A挡内阻为0.025 Ω)
C.直流电压表(量程为0～3～15 V,3 V挡内阻为5 kΩ，15 V挡内阻为25 kΩ)D.滑动变阻器(阻值范围为0～15 Ω，允许通过的最大电流为1 A)
E.滑动变阻器(阻值范围为0～1 000 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A)
F.开关
G.导线若干
H.电池夹(1)将选定的器材按本实验要求的电路(系统误差较小)给图9所示的实物图连线.图9解析　实物连接图如图甲所示，首先是仪器选择，只有1节干电池，故电压表选C(0～3 V)；整个实验电路中只要不造成短路现象，在此实验中电池放电电流也不宜超过0.6 A为宜，故电流表量程应选B(0～0.6 A)；由以上知滑动变阻器应选D(0～15 Ω)；还要用开关F、导线G和电池夹H.其次是电路选择，题目要求系统误差较小，应采用乙图所示的电路.所以选用器材代号为：A、B(0～0.6 A)、C(0～3 V)、D(0～15 Ω)、F、G、H.答案　如图甲所示甲乙(2)根据实验记录，画出的U－I图象
如图10所示，可得待测电池的内阻
r＝________ Ω.图101