教科版_选修3-1_5. 学生实验：测量电源的电动势和内阻课件26张PPT

高中物理电学实验
第二章 直流电路
复习回顾：
1．闭合电路欧姆定律
2．路端电压跟负载的关系：
（1）表述：闭合电路中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．
（2）表达式
（1）路端电压随外电路电阻R增大而增大
断路
短路
（2）路端电压U随电流I变化的图象．
提出问题：现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么
实验目的
(1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法.
(2)学会用代数法和U-I图线处理数据的方法.
实验原理
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。
A
V
K
E,r
实验器材：
电流表、电压表、滑动变阻器、开关各1个、干电池 、导线若干。
实验操作步骤
（1）按实验电路把器材连接好，注意电流表、电压表的极性和量程；
（2）把滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻最大；
（3）闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数；
（4）用同样的方法，测量几组电压、电流的数值并记录下来；
（5）断开开关，整理好器材；
（6）根据测量的数据求解。
实验注意点：
实验采用旧电池(若新电池，串联定值电阻)
连线时开关处于断开状态
连线时注意电表极性和量程
开关闭合前滑动变阻器的滑片处于阻值最大位置
实验过程中电流不能过大
实验读取数据速度要快，不要长时间放电
链接实物图指导
A
V
S
R
做实验
实验数据处理
1.代数法
｛
从而计算出：
A
V
K
E,r
实验数据处理
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,此时横截距不是短路电流
电源的伏安特性曲线
A
V
K
E,r
斜率k绝对值=r
误差分析
1、本实验中，存在的系统误差是由于电压表的分流引起
U
I
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
I真
Iv
A
V
K
E,r
I测
A
V
K
E,r
A
V
K
E,r
实验拓展
为什么实验不使用右图的电路测量？
想一想
如果是理想电表，两个电路图是一样的
对于内阻比较大的电源，使用右图
误差分析
A
V
K
E,r
1、本实验中，存在的系统误差是由于电流表的分压引起
U
I
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
U外
U测
UA
1、已知太阳能电池组的电动势约为8V，短路电流约为4mA，为了精确测出它的电动势和内阻，除导线和开关外，可供选择的仪器有：
A. 电流表, 量程5mA，内阻约10Ω
B. 电流表, 量程20mA，内阻约40Ω
C. 电压表, 量程5.0V，内阻约5kΩ
D. 电压表, 量程15V，内阻约15kΩ
E. 滑动变阻器电阻4 kΩ
F. 滑动变阻器电阻40 kΩ
(1) 为使实验尽可能方便、准确，仪器应选 。
（用所给器材的代号填写）.
(2) 在虚线框内画出电路图.
(3)该电路测得的电源电动势和真实值相比较 。测得的内电阻和真实值相比较 。(填偏大、偏小或相等)
A C E
A
V
相等
偏大
典型例题
2、如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是 ( )
A .由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值小于真实值
B. 由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值大于真实值
C. 由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值小于真实值
D. 由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值大于真实值
v
A
解： E = U + Ir ， I=(IA +U/RV) ，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U1 ，测得的电流IA小于总电流I1，U越大，I A跟I1相差越大， 画出的图线应为虚线所示：
U
I
U1
IA
I1
所以内电阻的测量值小于真实值。
C
练习与例题
还有其他方法测电源的电动势和内阻吗？
想一想
实验变形
1.利用电阻箱和电流表测电源电动势和内阻
A
E=I1(R1+r)
E=I2 (R2+r)
A表+电阻箱
E=IR+Ir
1/I
R
斜率k=1/E
纵截距r/E
/V-1
/Ω-1
斜率k=r/E
截距=1/E
2.利用电阻箱和电压表测电源电动势和内阻
K
E,r
A
V
R
3.用电流表和定值电阻代替电压表来测定电动势和内阻。
K
E,r
A2
A1
R
R0
4.用电压表和定值电阻代替电流表来测定电动势和内阻。
K
E,r
A
V
R
K
E,r
V1
R
V2
R0
例题： 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999.9Ω，可当标准电阻用）、一只电流表（量程Ig=0.6A，内阻rg=0.1Ω）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4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。
A
②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数，再制作坐标图，如图6所示，图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点。请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6上。
③在图6上把描绘出的坐标点连成图线。
④根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=_____V，内电阻r=_____Ω。
图5
A
0
0.2
0.4
0.6
R/Ω
/A-1
1
I
6
5
4
3
2
1
O
4
1
2
3
5
-1
图6
R/Ω
/A-1
1
I
6
5
4
3
2
1
O
4
1
2
3
5
-1
图6
截距的绝对值=r
-2
斜率k=E
学生作业
图l是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。图中S为开关．R为滑动变阻器，固定电阻Rl和A1内阻之和为l0000Ω（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表。
①按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线。
+
E，r
A
S
A2
R
A
A1
R1
图2
A1
A2
E
r
S
R1
R
b
c
a
图1
②在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至_____（填“a端”、“中央”或“b端”）。
③闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端c的位置，得到的数据为
I1（mA）
0.120
0.125
0.130
0.135
0.140
0.145
I2（mA）
480
400
320
232
140
68
在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1-I2曲线。
④利用所得曲线求得电源的电动势E=_____V，内阻r=_____Ω。（保留两位小数)
⑤该电路中电源输出的短路电流Im=　　A。
I1/mA
0.160
0.150
0.140
0.130
0.120
0.110
0
100
200
300
400
500
I2/mA
图3
b
v
A
U1=E-I1r
U2=E-I2r
A
E=I1(R1+r)
E=I2 (R2+r)
v
E= U1 + U1r / R1
E= U2 + U2r / R2
测定电源电动势和内阻　　小结
V、A表+变阻器
A表+电阻箱
V表+电阻箱
E=U+Ir
E=IR+Ir
E=U+Ur/R