实验：测电源的电动势和内阻ppt课件.ppt

测电源的电动势和内阻 单位 合肥七中高二物理组 实验专题 授课教师 李礎楚 实验目的 1 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法及误差分析 2 学会用图像法处理数据 2 实验原理 E U Ir 通过改变多次滑动变阻器的阻值 外电阻 测出相应的路端电压 伏特表读数 总电流 安培表读数 利用解方程的办法或图象法求得电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 3 1 代数法 改变R的值 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 得出 实验数据处理 R 4 减少实验误差 多测量几次I U的值 算出E r取平均值 E U1 I1rE U4 I4rE U2 I2rE U5 I5rE U3 I3rE U6 I6r 1 代数法 改变R的值 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 实验数据处理 R 5 6 特别提醒 如果实验中选用电池的内阻较小 则U的变化较小 此时坐标图中的数据点呈下图甲所示的状况 下面大部分空间得不到利用 为此可使坐标轴不从零开始如下图乙所示 把纵坐标的比例放大 可使结果的误差减小些 通常实验选择老电池或者水果电池 7 R 1 系统误差是由于电压表的分流引起 I真 Iv I测 误差分析 当U 0时 IV 0 短路电流测量值等于真实值 I真 IV I测 I测 当U 0时 I真 I测 真实值 结论 E真 E测r真 r测 E真 E测 8 2 等效电源法 误差分析 结论 E真 E测 Ur真 r测 R并 9 思考 为什么实验不使用右图的电路测量 初步变形 R R 10 1 系统误差是由于电流表的分压引起 真实值 R U真 U测 误差分析 UA U真 UA U测 IRA U测 当I 0时 UA 0 电压表测量值等于真实值 当I 0时 U真 U测 U真 结论 E真 E测r真 r测 11 误差分析 2 等效电源法 结论 E真 E测r真 r测 RA r真 特别提醒 实验采用本电路测量时 虽然电动势测量准确 但电阻误差过大 所以通常不用 但若电流表内阻已知 即可获得电源内阻的准确值 r真 r测 RA 12 例1 用右图所示电路 测定一节干电池的电动势和内阻 电池的内阻较小 为了防止在调节滑动变阻器时造成短路 电路中用一个定值R0起保护作用 除电池 开关和导线外 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0 100 额定电流1A 要正确完成实验 电压表的量程应选择 V 电流表的量程应选择 A R0应选择 的定值电阻 R应选择阻值范围是 的滑动变阻器 引起该实验系统误差的主要原因是 实战演练 答案 1 3 0 6 1 0 10 2 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小 13 14 例2 利用如图a所示电路测量电池组的电动势E和内阻r 根据实验数据绘出图线如图b所示 其中R为电阻箱读数 I为电流表读数 不计电流表内阻 由此可以得到E V r 解 由闭合电路欧姆定律 由图象得k 0 5 V 截距b 0 5 A 答案 2 1 15 练1 某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池 该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r 但是从实验室只借到一个开关 一个电阻箱 最大阻值为999 9 可当标准电阻用 一只电流表 量程Ig 0 6A 内阻rg 0 1 和若干导线 请根据测定电动势E和内电阻r的要求 设计图中器件的连接方式 画线把它们连接起来 实战演练 16 接通开关 逐次改变电阻箱的阻值R 读出与R对应的电流表的示数I 并作记录 当电阻箱的阻值R 2 6 时 其对应的电流表的示数如图5所示 处理实验数据时 首先计算出每个电流值I的倒数 再制作坐标图 如图6所示 图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点 请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6上 在图6上把描绘出的坐标点连成图线 根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E V 内电阻r 截距的绝对值 r 2 斜率k E 17 V 1 1 斜率k r E 实验拓展二 2 利用电阻箱和电压表测电源电动势和内阻 忽略电压表电阻 18 思考 若电压表V被损坏了 除了原器材外 现实验室还有 F 电流表G1 量程100 A 内阻100 G 电流表G2 量程1mA 内阻约100 H 电阻箱R1 0 99 99 G 电阻箱R2 0 99999 9 如何设计电路 实验拓展三 利用电流表和定值电阻代替电压表测电源电动势和内阻 19 实验拓展三 3 利用电流表和电阻箱代替电压表测电源电动势和内阻 R 20 例3 图l是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图 图中S为开关 R为滑动变阻器 固定电阻Rl和A1内阻之和R为l0000 比r和滑动变阻器的总电阻都大得多 A2为理想电流表 在闭合开关S前 将滑动变阻器的滑动端c移动至 填 a端 中央 或 b端 实战演练 答案 b端 21 闭合开关S 移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置 读出电流表A1和A2的示数I1和I2 多次改变滑动端c的位置 得到的数据为 在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标 I2为横坐标画出所对应的I1 I2曲线 利用所得曲线求得电源的电动势E V 内阻r 保留两位小数 答案 1 49 在1 50范围内均可 0 60 在0 65范围内均可 22 实验拓展四 4 利用电