电池的电动势和内阻的测量-辽宁科技大学

电池的电动势和内阻的测量-------设计性实验一、设计实验简介要求学生理解电池的电动势和内阻的原理，熟悉电学实验常用的仪器、仪表的原理及应用，设计出测量电动势和内阻的实验方案，选择恰当的实验器材，合理安排实验过程，分析实验现象及进行数据处理。主要考察学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识能力。基本要求：1、学习用多种方法测量电池的电动势和内阻。(如：伏安法比较法)2、拟定实验方案,选择适当的数据处理方法，评定方法：1、内容：是否解决了某个问题，是否有一定的实用价值。2、创造性：方法是否有创新。3、可操作性：实验方法是否可行，是否科学。4、原理是否明确，过程是否合理，参考文献是否详实。实施方案：1、学生选择题目。2、学生到实验室了解实验室提供的实验仪器。3、通过查文献确定实验方案。4、交实验方案，老师审查方案，如不合格，重新修改，直到合格。5、到实验室完成实验过程。6、完成小论文。二、设计实验实施过程（一）立题，给学生布置任务要求学生理解电池的电动势和内阻的原理，熟悉电学实验常用的仪器、仪表的原理及应用，设计出测量电动势和内阻的实验方案，选择恰当的实验器材，合理安排实验过程，分析实验现象及进行数据处理。（二）学生通过查资料，设计实验方案，到实验室熟悉实验室提供的仪器、设备。（三）学生选择的方法不限，只要科学、合理、可行，写出实验方案。实验方案内容包括：实验题目、设计目的、参考文献、理论依据、结果要求、实施方案、仪器选择。（四）老师审查方案，如不合格，重新修改，直到合格。（五）到实验室完成实验过程（六）数据处理实验数据实验数据处理图表标题y=0.0066x+0.3212R2=0.999817017518018519019520020521026000270002800029000300003100032000R1/U1/U线性(1/U)其中k=0.0066，b=0.3212,R=100。所以E=1/（k*R）=1/（0.0066*100）=1.5151V。n12345678910R/Ω26500270002750028000285002900029500300003050031000U/mv5.73655.62955.52785.42875.33265.24045.15225.06564.98454.89731U/mv-10.17470.17760.18090.18420.18750.19080.19410.19740.20060.2042所以r=B*ER-R=48.59Ω（七）完成实验论文电池的电动势和内阻的测量机械设计及其自动化学院机械试点10班韩大明摘要：电位差计是电磁学测量中用来直接精密测量电位差的主要仪器之一，用途广泛。用电位差计测量电动势，是将未知电动势与电位差计上的已知电压相比较。不干扰待测电路，测量结果仅依赖准确度极高的标准电池和高灵敏检流计。根据1∕U与R的关系曲线求出干电池的电动势和其内阻，结果稳定可靠。关键词：电动势内阻电池电位差计箱式电位差计是电学方面测量的基本仪器，主要用来比较精确地测量电压，然后算出电源电动势及其内阻。根据全电路欧姆定律0XXUEIR(XE:电池电动势；XR:电池内阻)可知，为了测量电池的电动势和内阻，必须要电池放出一定的电流I，要设置限流器R，电流的测量采用电流-电压变换法，即测量足够准确的电阻器0R（0100R）两端电压，根据电压除以电阻算出电流值，因此测量电池电动势和内阻的原理图如图所示：XEKRU实验原理电位差计原理图因0XXUEIR0UIR则00XXRUEUR又由于待测电池电动势E为常量，00RRUUR故00XXRRREUR变换上式，可得0001XXXRRRUERER显然1U与R成线性关系其斜率01XbER截距00XXRRaER因此可得01XEbR0XaRRb根据实验原理连接好电路，将电位差计的旋钮调节至标准档，校正电位差计。再将电位差计的旋钮调节至需要测量的未知档，并将电阻箱调节至大于20000Ω，通过电位差计测出U，依次增加电阻箱的阻值，每次增加大于500Ω，测出10个U值，再根据：0001XXXRRRUERER作出1U和R的关系曲线，并求出待求的电动势和内阻实验仪器：BX7D-7-11型滑线式变阻器上海艾镇电器厂UJ31型低电势直流电位差计西安理工大学ZX21型直流多值电阻器长城电工仪器厂电池新乡市电池厂DM-nA3数字检流计西安理工大学实验数据：实验数据处理：图表标题y=0.0066x+0.3212R2=0.999817017518018519019520020521026000270002800029000300003100032000R1/U1/U线性(1/U)其中k=0.0066，b=0.3212,R=100。所以E=1/（k*R）=1/（0.0066*100）=1.5151V。所以r=B*ER-R=48.59Ω与传统测量方法相比,传统的测量方法是直接用电压表测电池两端的电压即视为电池的电动势，然而由于电压表的内电阻不可能为无限大，因此电池内部将有电流I通过，此时，在电池内部就不可避免地存在电势降落在RX，从而在电压表上读到的是电池两端电压U，而不是电动势EX，而用电位差计法测量电池电动势不需要考虑电压表的内阻，其优点有：（1）不需要测量线路内所流过的电流I的数值，只要测量R0和R即可。（2）测量结果之准确性依赖于标准电池电动势及被测电阻的精度，而两者可以制造得有较高的准确性，在应用高灵敏度的检流计条件下可使测量结果极为正确。n12345678910R/Ω26500270002750028000285002900029500300003050031000U/mv5.73655.62955.52785.42875.33265.24045.15225.06564.98454.89731U/mv-10.17470.17760.18090.18420.18750.19080.19410.19740.20060.2042（3）不需要用电压表，故不要考虑电压表分流的作用。结论：设计性实验对于从以验证性实验为主的课程学习到完成设计性实验的我们来说有个适应过程，但是本次充分调动了我们习的积极性，真正的自主学习，搜集资料、整理文档与同学交流讨论，对数据的分析与讨论等，独立完成实验，分析问题、发现问题、解决问题，锻炼自己的自学能力与独立思考解决能力。有助于我们的素质与创新培养，需要我们有一定的理论知识和操作技能为基础和相对较强的自学与归纳总结等能力，还要保证不影响正常课程的学习。总之，开展设计性实验可以调动我们学习的主动性、灵活性和创造性，有助于培养我们大学生的创新意识和综合能力参考文献：[1]肖井华.大学物理实验教程[M].北京邮电大学出版社.2005.45~49[2]陈聪.大学物理实验[M].国防工业出版社.2008.4:122~124[3]胡大根.大学物理实验[M].上海出版社.2006.9:124~126[4]唐崇.大学物理实验[M].哈尔滨工业大学出版社.2006.3:262~265[5]李思普等.大学物理实验[M].国防工业出版社.2004:79~87[6]金清理,黄晓虹.基础物理实验[M].浙江大学出版社.2007.7:392~393[7]曹贺鑫.大学物理实验教程[M].化学工业出版社.2008.8:99~102[8]康伟芳,薛玉春.大学物理实验[M].西安电子科技大学出版社.2008.8:96~101[9]丁益民.大学物理实验基础与综合部分[M].科学出版社.2008年:108~112[10]董有尔.大学物理实验[M].中国科技技术大学出版社.2006.7:100~125[11]贺淑莉.大学物理实验[M].科学出版社.2005.12:89~93[12]陈玉林,李佳起.大学物理实验[M].科学出版社.2007:125~130[13]蔡永明,王新生.大学物理实验[M].化学工业出版社.2003.2:54~58（八）完成实验的收获学生通过完成设计性实验，可以理解科学研究的思路、方法和步骤，使之具有严肃的科学态度、严密的科学思想和严谨的工作作风，培养学生的创新意识和创新精神，提高学生分析问题和解决问题的能力，提高学生综合素质，为将来从事科学研究打下良好的基础。