选修3-1-4.2-测定电源的电动势和内阻

测定电源的E和r一、基本原理二、实验基本电路Ｕ：路端电压只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r闭合电路的欧姆定律：Ｅ＝Ｕ＋ＩrＩ：通过电源的电流三、实验方案实施1、实验任务：在有伏特表和安培表的条件下，测量一节旧干电池的电动势和内阻。即利用伏安法测量。2、实验器材：待测干电池、符合条件的伏特表和安培表各一只、滑线变阻器一只，开关一只、导线若干。3、实验电路图4、实验步骤：实验步骤1）按原理图连接实物图2）、把变阻器的滑片移到一端使电阻值最大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I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.111.O5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.rIUErIUE22112112211221IIUUrIIUIUIE缺点:计算量大四、数据处理方法二：图象法在坐标纸上以Ｉ轴为横坐标，Ｕ为纵坐标，用测出几组的Ｕ，Ｉ值画出Ｕ－Ｉ图象1.所得直线跟纵轴的交点即为电动势E的值，2.图线的斜率的绝对值即为内阻的值。IrEU图象方程：如何利用图象求E和r?rEI短Iukr3.图线与横轴的交点为短路电流？电压表示数电流表示数端UUvrAII误差原因:电压表分流五、误差分析定性分析：电压表示数电流表示数RXUUvRXAII误差原因:电流表分压对比电压表示数电流表示数端UUvrAII误差原因:电流表分压电压表示数电流表示数RXUUvRXAII误差原因:电压表分流对比理论推导：根据闭合回路欧姆定律，两次测量方程为：rrEE测测真实值测量值＞rrEE测测在测干电池的电动势和内阻的实验中为什么采用甲图？测量值真实值ARr-测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10ΩB.电流表,量程20mA，内阻约40ΩC.电压表,量程5.0V，内阻约5kΩD.电压表,量程15V，内阻约15kΩE.滑动变阻器电阻4kΩF.滑动变阻器电阻40kΩ(1)为使实验尽可能方便、准确，应选用上述仪器中(2)的（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)ACEAV相等偏大为了测定一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近1.5V且几乎不变，直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出现上述情况的原因是_________________________________________．改进方法是____________________________．改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出如图乙所示的图象，由图象可知，这个电池的电动势为E＝________V，内阻r＝_______Ω.滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短选择阻值更小的滑动变阻器1.482.4六.重要注意事项:（5）使用内阻较大一些的旧电池。（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）要测出不小于6组Ｉ、Ｕ数据，且变化范围要大一些（3）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舍去。（4）画U--I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r.某同学要测量一电动势略小于3V的直流电源的电动势和内阻按照原理图连接好线路后进行测量，测出6组数据记录在下表中，记录有明显错误的是第组数据待测量第1组第2组第3组第4组第5组第6组I/A0.110.200.300.400.500.56U/V2.872.852.832.822.792.58由上表可知，电压表示数变化不明显，试分析引起这种情况的原因是将上述器材的连线略加改动就可解决上述问题，请你在下图完成正确的连线。电源内阻过小6电源电动势与内阻测量的基本变式变式一．利用电阻箱和电流表，测定电源的电动势和内电阻。（1）电路如图所示：（2）主要步骤改变电阻箱阻值R，测出对应的电流I由（E=I1R1+I1r，E=I2R2+I2r）得：211221II)R(RIIE211122IIRIRIr(3)误差分析：未考虑电流表分压，而产生误差．即电动势测量值等于真实值，而内阻测量值大于真实值．若能测出多组I、R值，以R为纵坐标，为横坐标，作出图象，由于，可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距—r，图线的斜率E=tanα。I1I1RrIER变式二利用电阻箱和电压表，测定电源电动势和内阻（1）电路如图所示（2）主要步骤改变电阻箱阻值R，测出对应的电压U。由，求出电源的电动势和内阻rRUUE111rRUUE222(3)误差分析：未考虑电压表分流而产生误差．即电动势的测量值小于真实值，内阻的测量值小于真实值．由，得rRUUEERErU111RU11、根据测定的各组值在坐标上描出位置，然后依据这些位置作出图线,图线是一条直线。RU11纵轴截距是电动势的倒数，斜率是Er