高中物理 第2章 第10节 实验：测定电池的电动势和内阻同步辅导与检测课件 新人教版选修31.ppt

第10节实验 测定电池的电动势和内阻 恒定电流 干电池及其电动势干电池有许多种 例如锌 锰 碱性锌 锰 锌 空气等类型 其中应用最广泛的是锌 锰干电池 锌 锰干电池的负极是用锌做成的圆筒 正极是碳棒 用nh4cl作电解液 mno2作去极剂 锌 锰干电池中的基本化学反应是 zn 2nh4cl 2mno2 zn nh3 2cl2 mn2o3 h2o这种干电池 不论体积多大 电动势都是1 5v 内阻约0 1 干电池在使用过程中 由于不断在锌极表面产生zn nh3 2cl2 电池内阻不断增大 当内阻增大到不能供给电流时 电池就报废了 一般锌 锰干电池只适用于间歇放电 而且放电电流应在1a以下 干电池有圆筒形的和叠层的 圆筒形的用 r 表示 通常按其体积的大小又分为1号 2号 3号 4号 5号等几种 叠层电池用符号 f 表示 例如 4f22 表示由4个扁平形f22叠层电池组合成的电池 叠层电池是将糊状电解层涂敷在优质纸上做成的 市场上所售的高能电池多为此种电池 下表是几种常用的锌 锰干电池的性能 1 利用电流表和电压表测电池的电动势和内阻所依据的公式是 需要测量的物理量有 2 为了测定一节干电池的电动势和内阻 下图给出的两种实验电路图 由于一般电池的内阻较小 比电压表的内阻小得多 与电流表的内阻相差不多 所以为使测量结果比较准确 应选用图 所示的电路 答案 1 e u iru i2 1 3 用作图法求电池的电动势和内阻 作u i图象时 在坐标图上以 为横坐标 以 为纵坐标 作出图象后 把这条直线用虚线延长 这条直线与纵轴交点的物理意义是 与横轴交点的物理意义是 直线的斜率的物理意义是 由此可以看出 用图象法处理实验数据的优点是 但要求在测量数据准确的基础上 作图象时必须严格认真 且使大多数的点在这一直线上 不在这一直线上的点大致均匀地分布在直线的两侧 才能从图象中找出正确的结论和准确的答案 答案 iu电源的电动势e短路电流i斜率的大小等于电源内阻减小实验中的偶然误差 4 测电源电动势和内阻的其他方法 1 依据e 2 依据e 答案 实验原理及方法1 实验原理测量原理图如右图所示 由闭合电路的欧姆定律可得电池的电动势e 内阻r 路端电压u 电流强度i间的关系 u e ir 对于一定的电池 e和r都是确定的 所以改变r的阻值 测得多阻u i值 代入 式 可分别得到u1 e i1ru2 e i2ru3 e i3r 以上方程两两组成方程组 可求得多组e r值 取其平均值作为电池的电动势和内阻值的大小 由u e ir说明u和i是一次函数关系 所以可在u i坐标平面内描出各组u i值所对应的点 然后通过这些点画一直线 如下图所示 直线与纵轴的交点的纵坐标就是电池的电动势的大小 直线与横轴的交点的横坐标就是电池的短路电流i短 因此可求得内电阻r 2 实验器材被测电池 干电池 电流表 电压表 滑动变阻器 开关 导线等 3 实验步骤 1 按右图把器材连接好 注意选取适当的电流表 电压表的量程 2 把滑动变阻器的滑动片移到一端 使接入电路部分的电阻最大 3 闭合开关 调节变阻器 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 测量并记录几组u i数值并记录下来 5 断开开关 整理好器材 6 根据测量的数据绘制u i图线 所得图线的延长线与u轴交点即为电源电动势e 图线斜率的绝对值即为电池的内阻r 也可解方程组计算出e r 4 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 选用已使用过一段时间的1号干电池或水果电池 2 由于干电池在大电流放电时极化现象严重 电动势会明显下降 内阻r会明显增大 故实验中不能将电流调得过大 长时间放电不宜超过0 3a 短时间放电不宜超过0 5a 且读数要快 读完后立即切断电源 水果电池的内阻变化也比较明显 测量前应做好充分准备 测量尽量迅速 在内阻发生较大变化之前结束测量 3 实验中u取值不能太小 一般不得小于1v 测得的u i值不少于5组 且变化范围要大一些 解方程组求解e r值时 取1 4组 2 5组 3 6组求解后 求平均值 4 画u i图线时 要尽量使多数点落在直线上 不在直线上的点均匀分布在直线两侧 5 纵坐标可不从零开始 如右图所示 计算内阻时 要在直线上取两较远点用r 求出 横坐标必须从零开始 在用电压表和电流表测电源电动势和内电阻的实验中 根据如下图甲所示的实验电路测量得出如下的数据 1 试在图乙的坐标系中作出实验得到的u i图象 2 用绘制的u i图象得出所测电源的电动势为 v 电源的内电阻为 画图时注意这些点应均分在直线的两侧 2 读出纵坐标上的截距为1 48 得出1 46v 1 50v均为正确 计算出该直线的斜率为0 52 得出0 50 0 60 均为正确 注意与横轴相交的不是原点 答案 1 如上图所示 2 1 48 得出1 46v 1 50v均为正确 0 52 得出0 50 0 60 均为正确 解析 1 如下图所示 变式迁移 用右图的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻 因蓄电池内阻非常小 为防止调节滑动变阻器时造成短路 电路中用了一个保护电阻r0 除蓄电池 开关 导线外 可供使用的实验器材还有 a 电流表 量程0 6a 3a b 电压表 量程3v 15v c 定值电阻 阻值1 额定功率5w d 定值电阻 阻值10 额定功率10w e 滑动变阻器 阻值范围0 10 额定电流2a f 滑动变阻器 阻值范围0 200 额定电流1a 1 电流表和电压表各选哪个 2 定值电阻选用哪个 滑动变阻器选用哪个 试说明你选择的理由 解析 先由电源的电动势e 2 0v 一节蓄电池的电动势 分析 电压表的量程应选3v挡 若选15v挡则不便读数 定值电阻只有两个 若选用r0 10 的电阻 则线路上的电流最大为0 2a 但电流表的最小量程为0 6a 读数也不准确 故应选r0 1 的定值电阻 滑动变阻