高中物理 第二章 直流电路 5学生实验 测量电源的电动势和内阻课件 教科版选修31.ppt

5学生实验 测量电源的电动势和内阻 思考电源的电动势和内阻是如何测量的 还有其他的方法么 1 理解闭合电路欧姆定律内容 2 理解测定电源的电动势和内阻的基本原理 体验测定电源的电动势和内阻的探究过程 3 用解析法和图像法求解电动势和内阻 重点 一 实验原理 闭合电路欧姆定律 e u ir 求出e r 即利用电压表 电流表测出u i 两组数据 a v 甲 测电压u要使用电压表 测电流i要使用电流表 改变电流 电压需要滑动变阻器 因此该实验所需器材为 被测电源e 电压表 电流表 滑动变阻器r 开关s 导线若干 二 实验电路及器材 1 确定电流表和电压表的量程 按图示电路把器材连好 2 把滑动变阻器的滑片移到一端使其接入电路中的阻值最大 三 实验步骤 3 闭合电键 调节滑动变阻器 使电流表有明显读数 记录一组电流 电压值 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 将实验数据填入表格 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 四 数据处理 e 方法二 图像法 在坐标纸上以i为横坐标 u为纵坐标 用测出的几组u i值画出u i图像 所得直线跟纵轴的交点即为电动势e的值 图线的斜率的绝对值即为内阻的值 五 注意事项 1 测干电池的电动势和内阻 应选用旧电池 旧电池的内阻较大 以使电压表示数变化明显 2 干电池在大电流放电时 极化现象严重 电动势e会明显下降 r会明显增大 因此 实验中不要将r调得过小 读电表示数时要快 每次读完应立即断电 3 要测出不少于6组i u数据 且变化范围要大一些 4 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可舍去 5 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 六 电路选择及误差分析 误差来源于电压表的分流作用 虚线框内部相当于内电路 虚线框外为外电路 甲 理论上 e u iv ia r 其中u是电源两端的电压 是准确的 而实验中忽略了通过电压表的电流iv而形成误差 从电路的角度看 电压表应看成内电路的一部分 故实际测出的是电池和电压表整体的电动势和内阻 因为电压表和电池并联 所以e测 e真 r测 r真 误差来源于电流表的分压作用 虚线框内相当于内电路 虚线框外为外电路 a b e u ir e u ir内 ira 测出的电压u不是真实的外电压 u外 u ira 电流i是真实值 测出的内阻为电池和电流表电阻之和 故r测大于r真 外电路断开时 a b两点间的电压等于电源的电动势故e测 e真 分析 实质 用图像表示 在实际实验中 由于rv很大 而ra和r内相差不多 故甲电路图误差较小 乙电路图内阻测量误差较大 所以我们选电流表内接法 即如甲电路图所示的电路进行实验 测电源电动势和内阻还有没有其他方法呢 七 测电源电动势和内阻的其他方法 情景1 实验中除了待测电池和电键导线外 只有电阻箱和电流表 如何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 1 2 若能测出多组i r值 以r为纵坐标 为横坐标 作出图像 由于 可知这条图线是直线 直线在纵轴的截距为 r 直线的斜率e tan r r 0 情景2 实验中除了待测电源和电键导线外 只有电阻箱和电压表 该如何测呢 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求出电源的电动势和内阻 例1 在用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中 下列注意事项中错误的是 a 应选用旧的干电池作为被测电源 以使电压表示数的变化比较明显b 应选用内阻较小的电压表和电流表c 移动滑动变阻器的触头时 不能使滑动变阻器短路造成电流表过载d 根据实验记录的数据作u i图像时 应通过尽可能多的点画一条直线 并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧 b 例2 测量电源b的电动势e及电阻r e约为4 5v r约为1 5 器材 量程3v的理想电压表 量程0 5a的电流表 具有一定内阻 固定电阻r 4 电键k 滑动变阻器r 导线若干要求 1 画出实验电路原理图 图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出 2 实验中 当电流表读数为i1时 电压表读数为u1 当电流表读数为i2时 电压表读数为u2 则可以求出e r 用i1 i2 u1 u2及r表示 解 1 电路如图所示 2 e u1 i1 r r e u2 i2 r r 联立解得 1 测电源电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律 可用电压表测量外电压 电流表测流过电源的电流 用滑动变阻器来改变电压和电流的数值 2 由于电压表的分流和电流表的分压给实验带来了误差 为了减小误差 我们采用安培表内接法 电路如图所示 3 实验结果可以用解方程组的方法来处理 也可以用图像法 用图像法处理时 由于电池的内阻较小 路端电压u的变化不大 画u i图像时 纵轴可以不从0开始 这时图线和纵轴的交点仍为电源电动势 但和横轴的交点不再是短路电流 4 安阻法 伏阻法也是求电源电动势和内阻的常用方法 1 某学生用安培表和伏特表测干电池的电动势和内阻时 所用滑动变阻器的取值范围为0 20 连线电路的实物图如图所示 1 该学生接线中错误的和不规范的做法是 a 滑动变阻器不起变阻作用b 安培表接线有错c 伏特表量程选用不当d 伏特表接线有错 abd 2 在方框里画出这个实验正确电路图 2 在测一节干电池 电动势约为1 5v 内阻约为2 的电动势和内阻的实验中 变阻器和电压表各有两个供选 a电压表量程为15v b电压表量程为3v a变阻器为 20 3a b变阻器为 500 0 2a 电压表应该选 选填 a 或 b 这是因为 变阻器应该选 选填 a 或 b 这是因为 解析 电动势为1 5v 而a电压表量程为15v 若用a则很难精确读数 误差太大 b变阻器电阻太大而额定电流过小 调节不方便 答案 ba电压表量程过大 读数误差较大ab变阻器额定电流过小 调节不方便 3 如图是测量电源电动势和内电阻的电路 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e 测出的电动势与真实值相同f 测出的电动势比真实值小 a v cf 4 现有一阻值为10 0 的定值电阻 一个开关 若干根导线和一个电压表 该电压表表面上有刻度但无刻度值 要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案 已知电压表内阻很大 电压表量程大于电源电动势 电源内阻约为几欧 要求 1 画出实验电路图 2 简要写出完成接线后的实验步骤 3 写出用测得的量计算电源内阻的表达式r 解 1 实验电路如图所示 s断开时 因电压表内阻远大于电源内阻 可