测量电源电动势和电阻.ppt

第八章恒定电流 实验八 测量电源的电动势和内阻 1 理解测定电源的电动势和内阻的基本原理 2 学会用解析法和图象法求解电动势和内阻 实验目的 1 进一步理解闭合电路欧姆定律 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法 2 掌握用图象法求电动势和内阻的方法 理解并掌握路端电压U与干路电流I的关系图象 即U I图象 与纵 横坐标轴交点坐标的意义以及图象斜率的意义 实验原理 本实验的依据是闭合电路的欧姆定律 实验电路如图1所示 图1 E Ir 2 图象法 改变R的阻值 多测几组U I值 实验中至少测出6组U I值 且变化范围要大些 然后在UI坐标系中描点作图 所得直线与纵轴的交点即为 图线 的绝对值即为内阻r的值 如图2所示 图2 电动势值 斜率 实验器材 电池 被测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 坐标纸 实验步骤 1 连接电路电流表用0 0 6A量程 电压表用0 3V量程 按图1连接好电路 2 测量与记录 1 把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端 2 闭合开关 调节滑动变阻器 使电流表有明显示数并记录一组数据 I1 U1 用同样方法测量几组I U值 3 数据处理 整理器材 1 断开开关 拆除电路整理好器材 电流I 路端电压U 注意事项 1 本实验采用伏安法 正确的实验电路为电流表内接法 如图1所示 不要接成电流表外接法 如图3所示 图3 2 合理选择电压表 电流表量程 测一节干电池的电动势和内阻时 电压表选0 3V量程 电流表选0 0 6A量程 滑动变阻器选0 10 3 应使用内阻大些 用过一段时间 的干电池 在实验中不要将I调得过大 每次读完I和U的数据后应立即断开电源 以免干电池在大电流放电时E和r明显变化 4 在作U I图线时 要使较多的点落在这条直线上 不在直线上的点应对称分布在直线的两侧 不要顾及个别偏离直线较远的点 以减小偶然误差 误差分析 1 偶然误差 1 由读数不准和电表线性不良引起误差 2 用图象法求E和r时 由于作图不准确造成的误差 3 测量过程中通电时间过长或电流过大 都会引起E r变化 2 系统误差 由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差 1 如图5甲所示 在理论上E U IV IA r 其中电压表示数U是准确的电源两端电压 而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差 而且电压表示数越大 IV越大 图5 2 若采用如图6甲所示的电路 IA为电源电流真实值 理论上有E U UA IAr 其中UA不可知 而造成误差 而且电流表示数越大 UA越大 当电流为零时 UA 0 电压为准确值 等于E 如图6乙所示 典题演示1 原创 物理兴趣小组的同学用如下器材测定一节干电池的电动势和内阻 实验原理与实验操作 方案一 方案二 甲 直流电流表 量程0 0 6A 0 3A 内阻约1 直流电压表 量程0 3V 0 15V 内阻约5k 定值电阻R0 阻值近似为8 滑动变阻器R 0 10 2A 电源 电动势约为1 5V 内阻约为4 开关和若干导线有两个小组的同学分别设计了如图甲所示的两个实验方案 然后这两个小组的同学按正确的实验步骤进行了实验 试分析下列问题 1 如果某小组的同学选用实验方案二 则请按方案二将下列实物图乙连接起来 乙 丙 2 实验后两个小组的同学将他们的实验数据做在同一个UI坐标中 得到了如图乙所示的两条伏安特性曲线 通过分析可知图中所示的伏安特性曲线中 图线甲是利用 实验得到的图象 图线乙是利用 实验得到的图象 填 方案一 或 方案二 3 图中两图线在纵轴上的截距相同 由图可知 被测电源的电动势E V 电源的内阻r 4 本实验中提供的定值电阻的阻值R0 方案二 方案一 1 49 3 9 7 6 解析 1 所连实物图如图所示 2 在方案二中将R0等效为电源的内阻 由此该方案所测得的电源内阻将变大 所以图中图线甲是由方案二实验数据得到的 图线乙是由方案一实验数据得到的 典题演示2 原创 某同学现用图甲所示的电路原理图来测定一节干电池的电动势和内阻 图中两电流表为理想电流表 其中电流表A1为毫安电流表 保护电阻R0为电阻箱 实验时先调节滑动变阻器和电阻箱的阻值 使两电流表都有较合适的读数 然后保持电阻箱的示数不变 调节滑动变阻器的滑片 将每次实验中的实验数据记录在下表中 分析下列问题 数据处理与误差分析 140 0 30 1 实验中一共进行了七次实验 部分实验数据如上表所示 其中第四次测量中两电流表的示数如图乙 图丙所示 请将两表的示数填入上表中 甲 乙 丙 2 图丁中已经将部分实验数据描入了坐标系中 请将第四次实验中的实验数据描在该坐标系中 并作出I2 I1图象 丁 3 实验中根据所做的I2 I1图象求得电源的电动势E V 电源的内阻r 结果保留三位有效数字 解析 1 毫安表的示数为I1 140mA 电流表A2的示数为I2 0 30A 0 491 0 722 2 由表中数据作的I2 I1图象如图所示 典题演示3 2016 南通 扬州 泰州三模 测量电源的内阻 提供的器材如下 A 待测电源E 内阻约为10 B 电源E0 电动势E0略大于待测电源的电动势E C 灵敏电流计G 0 30 A D 电阻箱 0 99999 9 E 电阻箱 0 99 99 F 定值电阻R0G 均匀金属电阻丝及滑动触头H 开关 导线若干 实验拓展与创新 1 实验时采用图甲所示电路 闭合开关S1 S2 将滑动触头P与金属电阻丝试触 根据灵敏电流计G指针偏转方向调整P点位置 并 填 增大 或 减小 电阻箱R1的阻值 反复调节 直到G表指针不发生偏转 此时金属丝左端接线柱A与触头P间的电势差UAP 填 大于 小于 或 等于 待测电源E的路端电压 甲 乙 减小 等于 3 实验中 电阻箱R2应选用 填序号 D 或 E 4 请写出由金属电阻丝引起误差的一个原因 E 通电后温度变化使金属丝电阻变化 金属丝粗细不均匀 长度测量的读数误差等 解析 1 闭合开关S1 S2之前 为了保护用电器不被烧毁 电阻箱R1 R2应先调至最大值 闭合开关S1 S2之后 反复调节P点位置 减小R1的阻值 直到G表指针不发生偏转 当G表指针不发生偏转时 说明待测电源E右端与P点的电势差为零 即待测电源E右端与P点的电势相等 则有UAP等于待测电源E的路端电压 3 由于灵敏电流计允许通过的最大电流很小 为保护灵敏电流计 应串联一个较大的阻值 所以电阻箱R2应选用E 4 通电后温度变化使金属丝电阻变化 金属丝粗细不均匀 长度测量的读数误差等 填一个即可 1 原创 根据闭合电路欧姆定律 用图甲所示电路可以测定电池的电动势 图中R0两端的对应电压U 对所得的实验数据进行处理 就可以实现测量目的 根据实验数据在坐标系中描出坐标点 如图丙所示 已知R0 150 请完成以下数据分析和处理 甲 1 请根据原理图甲将图中的实物图乙连接好 乙 丙 3 图线的斜率是 V 1 1 因此可得电池电动势E V 解析 1 所连实物图如图所示 0 0045 1 48 2 2016 南京三模 有同学利用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内阻 提供的器材有 A 干电池两节 每节电动势约为1 5V 内阻未知 B 直流电压表V1 V2 内阻很大 C 直流电流表A 内阻可忽略不计 D 定值电阻R0 阻值未知 但不小于5 E 滑动变阻器F 导线和开关 1 请根据所给电路图 以笔画线代表导线 在图乙的实物图上将所缺导线画上 甲 乙 丙 3 由图象可知 两节干电池总电动势为 V 总内阻为 由计算结果可以判断能够示数的电压表应为 填 V1 或 V2 解析 1 实物图连接时线不要交叉 2 90 2 80 3 00 3 50 3 30 3 70 V1 2 所画的直线通过尽可能多的点