4.3 测量电源的电动势和内电阻 —鲁科版高中物理选修3-1课件(共16张PPT)

(共16张PPT)
第3节
测量电源的电动势和内电阻
闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
通过改变多次滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相应的外电压（伏特表读数）、电流（安培表读数），利用解方程的办法或图象法求得电动势和内阻。
1、测量电源电动势和内电阻的原理
1.代数法
｛
从而计算出：
2.测量数据处理方法
2.图像法
根据
E=U+Ir
U=E-Ir
I
U
A
B
电动势E
短路电流
纵坐标可以不从0开始
电源的伏安特性曲线
斜率k绝对值=r
实验电路的比较
两个图有何区别？为什么实验不使用电路2测量？
假设是理想电表，两个电路图是一样的。
对于内阻比较大的电源，使用下图
电路1
电路2
1、本实验中，存在的系统误差是由于电压表的分流引起。
测量值
×
×
×
真实值
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。
电路1误差分析
3、本电路适合测内阻较小的电池的电动势和内阻。
1、本实验中，存在的系统误差是由于电流表的分压引起。
测量值
×
×
×
真实值
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
电路2误差分析
3、本电路适合测内阻较大的电池的电动势和内阻。
(1)电路图：如图所示。
(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。
1．用电流表、电阻箱测量
（安阻法）
其他方案
2．用电压表、电阻箱测量（伏阻法）
(1)电路图：如图所示。
[例1]　用如图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、电键和导线外，可供使用的实验器材还有：
(a)电流表(量程0.6
A,3
A)
(b)电压表(量程3
V,15
V)
(c)定值电阻(阻值1
Ω、额定功率5
W)
(d)定值电阻(阻值10
Ω，额定功率10
W)
(e)滑动变阻器(阻值范围0～10
Ω、额定电流2
A)
(f)滑动变阻器(阻值范围0～100
Ω、额定电流1
A)．
那么：
(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_____V，电流表的量程应选择_____
A，R0应选择___
Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是____
Ω的滑动变阻器．
(2)引起该实验系统误差的主要原因是_____________．
实验器材和实验误差
[解析]　(1)由于电源是一节干电池(1.5
V)，应选择量程为3
V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般在几欧左右，加上保护电阻，最大电流在0.5
A左右，所以选量程为0.6
A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成大的误差；所以定值电阻选1
Ω的；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10
Ω就能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100
Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象．
(2)系统误差一般由测量工具和使用的测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小．本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测＜E真，r测＜r真．
[答案]　(1)3　0.6　1　0～10　(2)电压表的分流
　实验数据的处理
[例2]　某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9
Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6
A，内阻rg＝0.1
Ω)和若干导线．
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来．
[解析]　(1)本实验是采用电流表和电阻箱组合测定电池电动势和内阻，只需将它们串联起来即可，实物连接如图．
(2)如图
[答案]　(1)(2)(3)见解析　(4)1.5(1.46～1.54)
0．3(0.25～0.35)