测量电源的电动势和内阻的几种方法PPT课件

实验四测定电源电动势和内阻 法一 U I法 E U1 I1r E U2 I2r U1 I1 联立上述方程解得 E r 实验中采用电压表和电流表测量电压和电流 注意 U1 U2都是路端电压 I1 I2都是干路电流 电路的总电流 所以测量电源的电动势和内阻时电流表有两种接法 内接法和外接法 不能用或来判断电流表的内接和外接 U1 R U1 R R1 R2 U1 I1 R1 Er S U1 若采用电流表内接法 U1 U2 I2 由于电压表内阻不是无穷大 所以有电流通过 其电流为 电压表能测准路端电压 而电流表不能测准干路电流 U1 I1 R1 U1 IV1 R1 R2 Er S U1 U2 I2 IV2 联立两式解得 R1 R2 U1 I1 R1 Er S U1 若采用电流表内接法 U1 U2 I2 IV1 IV2 考点1 当已知电压表内阻而未知电流表内阻时 采用电流表内接可精确测量 无系统误差 电源的电动势和内阻 R1 R1 若采用电流表外接 I1 U1 U1 Er S R2 I2 U2 由于电流表内阻不为零 而降有电压 其电压为 电流表能测准干路电流 而电压表不能测准路端电压 U1 Er S R2 I2 U2 V R1 I1 U1 R1 R1 若采用电流表外接 I1 U1 U1 Er S R2 I2 U2 考点2 当已知电流表的内阻而未知电压表内阻时 采用电流表的外接可精确测量 无系统误差 电源的电动势和内阻 考点3 若电压表和电流表的内阻都未知 为减小误差必采用电流表的内接法 因为 要减小误差 必须RV r 要减小误差 必须RA r 容易实现 U1 R U I 真实值 测量值 当UV 0 电源被短路 时IV 0 即I干 IA 电流表此时能准确测出干路电流 电流表内接 考点4 电源的U I图 U1 R U I 真实值 测量值 电流表外接 当IA 0 外电路电阻无穷大 即断路 时UA 0 即U干 UV 电压表此时能准确测出干路电压 考点4 电源的U I图 RA RV未知而选择电流表内的误差来源 1 电压表内阻造成的系统误差 E测 E真 r测 r真 2 电表示数不准确 使读数有误差 3 描点作图时出现误差 考点5 误差来源 例一用如图所示电路测电池的电动势和内电阻时 由于电压表的分流作用造成系统误差 U I图象中一条是根据实测数据画出的 另一条是修正电压表分流所的误差后得到的 由图可知 A 图线AB是根据实测数据画出的B 图线A B是根据实测数据画出的C 路端电压越高 通过电压表的电流越大D 电动势和内电阻的测量值都小于真实值 0 法二 I R法 例二如图所示 用一个电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内电阻 试推导E r表达式 并分析测量值与真实值关系 解 E测 I1 R1 r E测 I2 R2 r 考虑RA的实际影响 则有E真 I1 R1 r RA E真 I2 R2 r RA 真实值 测量值 法三 U R法 U I 真实值 测量值 法三 U R法 用一只电压表粗测电动势 直接将电压表接电源两端 所测得的数值近似认为是电源的电动势 法四粗测E法 适用条件 当RV r时 U E U I 伏安法 I R U R 粗测E法 测定电源电动势和内阻的方法 99上海 现有一阻值为10 0欧姆的定值电阻 一个电键 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 3 04广西 图中R为已知电阻 Rx为待测电阻 K1为单刀单掷开关 K2为单刀双掷开关 V为电压表 内阻极大 E为电源 电阻不可忽略 现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx 1 写出操作步骤 2 由R及测得的量 可测得E Rx K2 K1 a b Er 3 04广西 图中R为已知电阻 Rx为待测电阻 K1为单刀单掷开关 K2为单刀双掷开关 V为电压表 内阻极大 E为电源 电阻不可忽略 现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx 1 写出操作步骤 2 由R及测得的量 可测得E Rx K2 K1 a V b Er 测E U1 U1 U2 3 04广西 图中R为已知电阻 Rx为待测电阻 K1为单刀单掷开关 K2为单刀双掷开关 V为电压表 内阻极大 E为电源 电阻不可忽略 现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx 1 写出操作步骤 2 由R及测得的量 可测得E Rx U3 E U1 4 07四川 甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2阻值 实验器材有 待测电源E 不计内阻 待测电阻R1 待测电阻R2 电压表V 量程为1 5V 内阻很大 电阻箱R 0 99 99 单刀单掷开关S1 单刀双掷开关S2 导线若干 先测电阻R1的阻值 请将甲同学的操作补充完整 闭合S1 将S2切换到a 调节电阻箱 读出其示数r和对应的电压表示数Ul 保持电阻箱示数不变 读出电压表的示数U2 则电阻R1的表达式为R1 甲同学已经测得电阻Rl 4 8 继续测电源电动势E和电阻R2的阻值 该同学的做法是 闭合S1 将S2切换到a 多次调节电阻箱 读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U由测得的数据 绘出了如图所示的图线 则电源电动势E V 电阻R2 4 07四川 甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2阻值 实验器材有 待测电源E 不计内阻 待测电阻R1 待测电阻R2 电压表V 量程为1 5V 内阻很大 电阻箱R 0 99 99 单刀单掷开关S1 单刀双掷开关S2 导线若干 利用甲同学设计的电路和测得的电阻Rl 乙同学测电源电动势E和电阻R2的阻值的做法是 闭合S1 将S2切换到b 多次调节电阻箱 读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U 由测得的数据 绘出于相应的图线 根据图线得到电源电动势E和电阻R2 这种做法与甲同学的做法比较 由于电压表测得的数据范围 选填 较大 较小 或 相同 所以 同学的做法更恰当些 2 07宁夏 利用伏安法测量干电池的电动势和内阻 现有的器材为 干电池 电动势约为1 5V 符号电压表 量程1V 内阻998 3 符号电流表 量程1A 符号滑动变阻器 最大阻值10 符号电阻箱 最大阻值99999 9 符号单刀单掷开关1个 符号导线若干 设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内 要求在图中标出电压表 电流表的接线柱的正负 为了满足本实验要求并保证实验的精确度 电压表量程应扩大为原量程的倍 电阻箱的阻值应为 V A 需要扩V表的量程 2 07宁夏 利用伏安法测量干电池的电动势和内阻 现有的器材为 干电池 电动势约为1 5V 符号电压表 量程1V 内阻998 3 符号电流表 量程1A 符号滑动变阻器 最大阻值10 符号电阻箱 最大阻值99999 9 符号单刀单掷开关1个 符号导线若干 设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内 要求在图中标出电压表 电流表的接线柱的正负 V A Er S 由于知道电压表的内阻 所以用电流表内接法 2 07宁夏 利用伏安法测量干电池的电动势和内阻 现有的器材为 干电池 电动势约为1 5V 符号电压表 量程1V 内阻998 3 符号电流表 量程1A 符号滑动变阻器 最大阻值10 符号电阻箱 最大阻值99999 9 符号单刀单掷开关1个 符号导线若干 为了满足本实验要求并保证实验的精确度 电压表量程应扩大为原量程的倍 电阻箱的阻值应为 V A a 最好扩到1 5V 这时需要串联的电阻值Rx满足 电阻箱无法精确给出 Rx 499 15 1 100 10 10000 100000 1000 电阻箱能输出的最大阻值999999 1 100 10 10000 100000 1000 R 9 100000 0 10000 0 1000 4 100 3 10 6 1 0 1 10 1 1000 10000 100 电阻箱能输出的最大阻值99999 9 2 07宁夏 利用伏安法测量干电池的电动势和内阻 现有的器材为 干电池 电动势约为1 5V 符号电压表 量程1V 内阻998 3 符号电流表 量程1A 符号滑动变阻器 最大阻值10 符号电阻箱 最大阻值99999 9 符号单刀单掷开关1个 符号导线若干 为了满足本实验要求并保证实验的精确度 电压表量程应扩大为原量程的倍 电阻箱的阻值应为 V A a 最好扩到1 5V 这时需要串联的电阻值Rx满足 电阻箱无法精确给出 Rx 499 15 同理扩到1 5V 1 9V时 需要串联的电阻值电阻箱无法精确给出 2 07宁夏 利用伏安法测量干电池的电动势和内阻 现有的器材为 干电池 电动势约为1 5V 符号电压表 量程1V 内阻998 3 符号电流表 量程1A 符号滑动变阻器 最大阻值10 符号电阻箱 最大阻值99999 9 符号单刀单掷开关1个 符号导线若干 为了满足本实验要求并保证实验的精确度 电压表量程应扩大为原量程的倍 电阻箱的阻值应为 V A a 扩到1 5V 1 9V时 需要串联的电阻值电阻箱无法精确给出 b 扩到2V时 需要串联的电阻值998 3 电阻箱能精确给出 c 扩到2V以上时 电压表在测量时偏角小 测量误差大 2 998 3 2 07宁夏 利用伏安法测量干电池的电动势和内阻 现有的器材为 干电池 电动势约为1 5V 符号电压表 量程1V 内阻998 3 符号电流表 量程1A 符号滑动变阻器 最大阻值10 符号电阻箱 最大阻值99999 9 符号单刀单掷开关1个 符号导线若干 为了满足本实验要求并保证实验的精确度 电压表量程应扩大为原量程的倍 电阻箱的阻值应为 V A 2 998 3 延伸 实验精确测量 无系统误差 电池的电动势和内阻 填 能 或 不能 1 2009 高考全国 图为测量某电源电动势和内阻时得到的U I图线 用此电源与三个阻值为3 的电阻连接成电路 测得路端电压为4 8V 则该电路可能为 B 当堂训练 2 2009 安徽理综 用如图所示电路 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 电路中用一个定值电阻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 那么 1 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 2 引起该实验系统误差的主要原因是 分析 1 一节干电池电动势为1 5V 所以电压表用3V量程 为保护电池 应该让流过电池的电流尽可能小 电流表用量程为0 6A 为了能使电流表精确读数 选1 的定值电阻 为方便调节 满足安全因素的条件下选择0 10 的变阻器 2 电压表内阻不是无穷大 所以电压表的分流造成系统的主要误差 2 电流表内接法和外接法的选择 1 电表的选择 由电源电动势的大小 结合电表的安全因素 不能超过其允许的额定电流 和误差因素 指针在满刻度的1 3 2 3为好 选出电流表 电压表 测电源电动势和内阻解题的一般思路 3 滑动变阻器的选择 限流式接法 在符合要求 分压 限流 和安全因素的情况下选总阻值小的 4 滑动变阻器的接法 为了保护电源不被烧坏 应尽可能减小流过电源的电流 即干路电流 这就要求在满足安全前提下 选小量程的电流表 以减小误差 已知RV 用A表内接可精确 无系统误差 求E r 已知RA 用A表外接可精确 无系统误差 求E r RA RV都未知 用A表内接 测量值小于真实值 3 2009 北京理综 某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池 该同学想测量一个这个电池的电动势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1中器件的连接方式 画线把它们连接起来 I R 法 图3 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2所示 处理实验数据时 首先计算出每个电阻值I的倒数 再制作R 坐标图 如图3所示 图中已标注出了 R 的几个与测量对应的坐标点 请你将与图2实验数据对应的坐标点也标注在图3上 图2 0 50A 在图3上把描绘出的坐标点连成图线 根据图3描绘出的图线可得出这个电池的电动势E V 内电阻r Er rg 0 1 R E I R r rg 4 2009 高考海南卷 图1是利用两个电流表和测量干电池电动势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R1和A1内阻之和为10000 比r和滑动变阻器的总电阻都大得多 A2为理想电流表 1 按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线 a b 2 在闭合开关