学生实验测量电源的电动势和内阻.

2.5学生实验：测量电源的电动势和内阻知识回顾：2、电源电动势与内、外电压关系1、闭合电路欧姆定律rREIEUUUIr外内EI短（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短（U=0）（3）图象斜率的绝对值为电源内阻（I=0）I/AU/V0（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E由U=E-Ir可知，U是I的一次函数。IUIEr短新课引入1.如图所示,当开关闭合时,电压表示数U1=1.3V,电流表示数I1=0.2A;移动滑动变阻器滑片位置,电压表示数U2=1.2V,电流表示数I2=0.3A.（电表均为理想电表）求电源的电动势E和内阻rrE2.03.1IrUE解：根据闭合电路欧姆定律rE3.02.1｛E=1.5Vr=1Ω问题思考问题1：如何测量一节干电池的电动势和内阻？【实验原理】闭合电路欧姆定律IrUE【实验器材】待测电源，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线若干【实验电路】伏安法学生实验：测量电源的电动势和内阻【实验步骤】1、按图连接好电路，开关应处于断开状态,滑动变阻器的阻值调到最大2、电压表和电流表选择合适的量程3、闭合开关，调节滑动变阻器，使电表有明显示数，记录第一组数据（I1、U1），第二组数据（I2、U2），用同样的方法多测几组I、U的值4、断开开关，整理好器材仪器选择：电流表：0～0.6A电压表:0～3V滑动变阻器:由测量电流确定，一般电流在0.2A-0.4A,选用阻值较小的，便于调节vA实验电路及其实物连线图甲【数据处理】要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r再求平均值1、解析法取两组实验数据代入方程求得结果E和rrIUE11rIUE22｛IU×××××2、图像法电动势E纵坐标可以不从0开始斜率的绝对值表示内阻（1）以电压U为纵轴、电流I为横轴建立U—I坐标系,在坐标系平面内描出各组(U,I)值所对应的点.ΔΔIUr（2）尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，以减小偶然误差（3）由于干电池内阻较小,U的变化较小，可使纵坐标不从零开始，此时图像与横轴交点不再表示短路电流动手实验按电路图连接测得5-6组数据，并在坐标中作出U-I图像，根据图像求得电动势和内阻。注意事项：1.电池选取:应选用内阻较大的电池(选用已使用过一段时间的干电池)2.实验操作实验中不宜将电流调得过大,电表读数要快,每次读完数后立即断开开关.4.描点画图:画UI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可舍去.5.纵轴标度的确定:画UI图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是依据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻.问题思考问题2：两个电路图在测量电源电动势和内阻实验中有什么区别？AVSE,rAVSE,r【误差分析】AVSE,rAVSE,r误差由电压表的分流引起，把电压表和待测电源看作是一个等效电源E测E真r测r真误差由电流表的分压引起，把电流表和待测电源看作是一个等效电源E测=E真r测r真问题思考问题3：你还能想出哪些方法来测量电源的电动势和内阻？伏阻法AVSE,rrRUUE111rRUUErRUUE222原理公式｛真测EE真测rr该电路适用于滑动变阻器阻值很小(电源内阻很小)的情况安阻法AVSE,r真测EE真测rr原理公式rIRIE111IrIRErIRIE222｛该电路适用于滑动变阻器阻值很大(电源内阻很大)的情况vAU1=E-I1rU2=E-I2rAE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)vE=U1+U1r/R1E=U2+U2r/R2V、A表+变阻器A表+电阻箱V表+电阻箱E=U+IrE=IR+IrE=U+Ur/R方法汇总：测定电动势内阻电路U/I/例1.一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图中画出U—I图线，并根据图线读出电池的电动势E=，电池的内阻r=Ω.I(A)U(V)0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.05······1.480.76例2.某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压表(0-3V,3kΩ),电流表(0-0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω2A)和R2(100Ω0.1A)各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用(选填R1或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E=V;内阻r=Ω.1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA图甲图乙R11.50计算：图线的斜率为0.7/0.37=1.85Ωr=1.85-RA=0.85Ω0.851.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是（）A．测出两组I、U的数据，代人方程组：E＝U1十I1r和E＝U2十I2r，求出E和rB．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值C．测出多组I、U的数据，画出U－I图象，再根据图象求E、rD．多测出几组I、U数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻。C课堂练习2、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，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)ACEAV相等偏大3.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:A.干电池E(电动势约为1.5V、内电阻约为1.0Ω)B.电压表V(0～15V)C.电流表A(0～0.6A、内阻0.1Ω)D.电流表G(满偏电流3mA、内阻Rg=10Ω)E.滑动变阻器R1(0～10Ω、10A)F.滑动变阻器R2(0～100Ω、1A)G.定值电阻R3=990ΩH.开关、导线若干(1)为了方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑动变阻器是(填写“R1”或“R2”);(2)请在线框内画出你所设计的实验电路图,并在图中标上所选用器材的符号;(3)如图所示为某一同学根据他设计的实验,绘出的I1I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E=V,内电阻r=Ω.例3.解析:从实验操作方便和安全角度出发,滑动变阻器选小阻值、大额定电流的R1;所给器材中电压表量程过大,不能选用,需要把电流表G与R3串联,被测量干电池的内阻很小,电流表相对电源用外接法,电路图如图所示;图像与纵轴的截距为1.47mA,为断路时通过电流表G的电流.断路电流乘以(R3+Rg)等于1.47V,为干电池电动势;图线的斜率为干电池内阻r=0.83Ω.答案:(1)R1(2)见解析(3)1.47(1.46～1.48均对)0.83(0.81～0.85均对)