测定电源的电动势和内阻

测量电源的电动势和内阻一、实验目的1 .用电流计和电压表测量电源的电动势和内阻2 .进一步加深对闭路欧姆定律的理解3 .更熟练地掌握电压表和电流表的使用方法二、实验原理1 .实验依据：闭合回路欧姆定律2 .实验电路：如图所示3.E和r的求解： U=E-Ir是的，我知道4 .制图方法的数据处理如图所示(1)图表线和纵轴的交点为e。(2)图表线和横轴的交点为I短=(3)图表的倾斜度表示r=.特别是，在注意曲线图斜率的绝对值为电源内部电阻r的大小的I=0时，U=E即曲线图与纵轴的交点坐标值U=0时，I是短路时的电流，即曲线图与横轴的交点坐标值，但在纵轴的起点不为零的情况下，曲线图与横轴的交点不是短路电流，而是曲线图的交点三、实验器材电池(被测量电源)、电压表、电流计、滑动电阻器、开关、导线、坐标纸四、实验步骤1 .连接电路电流计为0.6 A范围，电压表为3 V范围，如图1所示连接了电路2 .测量和记录(1)将变阻器的滑块移动到使用电阻值最大的一侧(2)闭合开关，调节变阻器，在电流表上显示数据，记录一组数据(I1、U1)。 用同样方法测定多组I、u的值.第一组第二组第三组第四组第五组第六组I/AU/V(3)关闭开关，拆下电路整理器材五、数据处理本实验中的数据处理方法有一种是求解联立方程式的公式法，两种是绘图法方法：取6组对应的u、I数据，求出满足数据的关系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r通过求出第1式和第4式的联立方程式、第2式和第5式的联立方程式、第3式和第6式的联立方程式，得到3组e、r，将其平均值作为电池的电动势e和内部电阻r的大小方法2在坐标纸上，以道路端电压u为纵轴、以干线电流I为横轴确立u-i坐标系，在坐标平面内描绘与各组(u，I )的值对应的点，尽可能多地使其通过而形成直线，如果不在直线上的点大致均匀地分布在直线的两侧，则直线与纵轴的交点的纵轴的值为电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)六、误差分析1 .偶然误差(1)读取值的不正确性和电表的线性不良引起的误差(2)用图像法求e和r时，作图不正确引起的误差(3)测定中通电时间变长或电流变大时，会引起e、r变化.(3)测定中通电时间变长或电流变大时，会引起e、r变化.2 .系统误差电压表和电流计内阻影响下的误差(1)如图3(a )所示，理论上E=U (IV IA)r，电压显示数u是正确的电源两端电压，但在实验中忽略由通过电压计的电流IV引起的误差，电压显示数越大，IV越大.结论：电压显示数为零时，IV=0，IA=I较短，短路电流测量值=真值e是r真，r是r的真和RA的串联值，通常电池的内阻小，因此此时r测定的测定误差非常大.测量电源电动势的其他方法【例题1】一个研究性学习组使用如图所示的电路测定某个干电池的电动势e和内阻r，r是电阻箱，v是理想的电压计，其范围比电池的电动势稍大序列号1234567(-1)0.10.40.51.02.02.55.0(V-1 )0.360.440.430.600.871.001.58回答以下问题(1)根据表中的数据和实验原理，我们可以说： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)根据实验数据，在图10所示的坐标系上绘制-关系曲线(3)由图表可知，该干电池的电动势e=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(残留有效数字2位)图中，s是开关，r是滑动电阻器，固定电阻R1与电流计A1内部电阻R1之和是10000(r远大于滑动电阻器的合计电阻)，A2是理想电流计.(1)根据电路图在图的虚线框内的各实物图之间描绘接线(2)在关闭开关s之前，将折动电阻器折动端c移动到_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (a端、中央或b端)。(3)闭合开关s，将折动电阻器的折动端c移动到某个位置，读取电流表A1和A2的显示数I1和I2，多次改变折动端c的位置而得到的数据I1/mA0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2/mA48040032023214068在图示坐标纸上描绘I1为纵轴、I2为与横轴对应的I1I2曲线.(4)根据得到的曲线求出电源的电动势e=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ v、内部电阻r=_ (留下小数点后2位)(5)该电路中电源输出的短路电流I短=_ A图3 :在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所使用的电压表(被视为理想的电压表)的范围小，某同学设计了如图所示的实物电路(1)在实验时，使用电阻箱的电阻为.(2)改变电阻箱的电阻值r，分别测量电阻值R0=10 的值的电阻两端的电压u，取以下2组r的值的方案中，比较合理的方案是_ (选择项“1”或“2”)。程序编号电阻箱电阻值r/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据的绘图，绘图的-R图像是直线。 若将直线的斜率设为k，将坐标轴上的切片设为b，则该电源的电动势e=_ _ _ _，内阻r=_ _ _ _ _ _ _ _ _ (用k、b、R0表示)参考答案：【例题1】(1)3随着电阻变小，电路的端子电压应该逐渐变小(2)根据给定的各组、值在坐标上描绘位置，根据该位置制作出标绘。(三) 3)2.9 0.71图2】(1)表示实物连接(2)b侧(3)在图中示出3)I1I2图像(4) 1.49 (1.481.50 ) 0.60 (0.550.65 )(5)2.5(2.32.7 )【例题3】本题主要是考察测量电源电动势和内阻的基础知识，考察考生的实验计划设计和数据处理能力(1)实验中电阻箱起到改变电路的总电阻和分压的作用，为了确保设备的安全，一般首先将电阻箱的电阻设为最大值.(2)由于值电阻R0=10 ，如果选择权利要求1，则电压计显示数小，显示数的变化范围也小，因此选择权利要求2 .(3)根据闭合回路欧姆定律，有E=(R0 R r )，变形为=R，根据问题得到斜率k=、截距b=、E=、r=-R0。答案(1)最大值(2)2 (3) -R0培训：1 .根据“测量电源的电动势和内阻”的实验(1)R1是一定的电阻，电阻值未知，在下图中能够检测电源电动势的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (选择填写图的编号)图(2)图(1)(2)实验电路图如图(3)所示，以R1=2、U2为纵轴、U1为横轴绘制而成，参照图(4)，电源电动势e=_v、内部电阻r=_.图(3)图(4)在测量电源的电动势和内电阻的实验中。pa.a乙组联赛c.cs乙组联赛a.a图(a )(1)甲先生用DIS实验系统进行测量，并与图(a )所示的电路连接。 图中的块a为传感器，块b为传感器。 在关闭键之前，滑动电阻器的滑动头p必须位于_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的末端(选择“a”或“b”)R0V2V1图(b )(2)乙先生不想使用DIS系统进行测量。 因为在实验室中找不到合适的电流计，所以尝试使用如图(b )所示的电路的实物连接图进行测量。 图(b )的器材如下：(a ) 2节干电池、1节电池的电动势约为1.5V，内阻未知(b )直流电压表V1、V2内部电阻大(c )电阻R0恒定，但电阻值未知(d )滑动电阻器(e )导线和钥匙。同学按键，调节滑动电阻器，记录滑动电阻器处于不同位置时2个电压表的显示数据。 令表V1的显示数U1为纵轴、令表V2的显示数U2为横轴为图像，得到不超过原点的直线，将直线的倾斜度设为k、将切片设为b，则两个干电池的总电动势的大小为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _，在由_ _ _ _ _求出的同级生以U1为纵轴、想从图像的切片直接读取干电池的电动势的情况下3 .某同学为了测量某电池的电动势e和内阻r，设计了图甲所示的电路。 众所周知，值电阻R0=20，电压表V2的内阻大，能够看作理想的电压表的电压表V1是不优选的。图甲RV2seV1R0U1/VU2/V05.0105.0图乙7.51015(1)实验中，该学生移动滑块，读取电压表V1和V2的显示数U1、U2，数据如下表所示，根据表中的数据在图乙所示的座椅上绘制U2-U1的图表。次数123456U1/V2.04.06.08.09.010.0U2/V8.37.67.56.05.65.2(2)从图像中可以得到该电源的电动势E=V、内部电阻r=。(3)实验电路测量的电源内阻的电阻值(选择“大”、“小”或“相等”)的真实值。4 .某同学为了比较准确地测量某干电池的电动势和内阻，实验室准备了以下器材a .测定的干电池e (电动势约为1.5 V，内阻约为1)b .电流计g (满偏置电流3.0 mA、内部电阻100 )c .电流计a (范围00.6 A、内阻约1)d .滑动电阻器R1(010 、额定电流2 A )e .滑动电阻器R2(01 k、额定电流1 A )f .值电阻R0(电阻值为900 )g .一个开关，有几根导线(1)为了能够比较准确地进行测量，考虑到操作的便利性，在实验中滑动电阻器选择_(2)基于题意在图17中描绘该实验所需的电路图。(3)根据电路图，连接实物图，构成完整的电路(4)如图所示，绘制了某个同学根据正确的实验得到的数据，纵轴I1是电流计g的指数，横轴I2是电流计a的指数，测定的干电池的电动势是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(保留2位的有效数字)。参考答案：1.(1)图(1)及(2)图(1)