高中物理 第2章 第10节 实验：测定电池的电动势和内阻 新人教版选修3-1

1、第二章恒定电流,第10节实验：测定电池的电动势和内阻,1理解实验原理，会分析实验误差 2会用图象法处理数据，并从图象上求出电源的电动势和内电阻 3能根据此实验的原理和方法设计出其他测量电动势和内阻的方法,一、实验原理 根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种方案求出电池的电动势和内阻,联立就可以解出结果，实验电路如图所示,二、实验器材 在不同的方案中需要的实验器材略有不同，分别如下： 方案1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干 方案2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干 方案3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干,三、实

2、验步骤(以方案1为例) 1电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程按图连接好电路 2把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端 3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I，U)，填入下面的表格，用同样的方法测量几组I，U值，填入表格,3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I，U)，填入下面的表格，用同样的方法测量几组I，U值，填入表格 4.断开开关，整理好器材,四、数据处理 1公式法：把测量的几组数据分别代入EUIr中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果 2图象法 (1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系

3、，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点； (2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧,五、误差分析 1偶然误差 主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI图象时描点不准确 2系统误差 (1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接(如图1所示,2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接(如图3所示) 产生原因：由于电流表的分压作用，使得电压表的读数比电源的路端电压小，电流表测得的电流等于流过电源的电流，所以在流过电流相同的情况下，U测U真 测量值和真实值的大小比较：依照分析可绘制出图4图线，可以从图线的意义得E测E真，r测r真,综合上述，任一种电路

4、都存在系统误差，若电源内阻较小时，不能采用图3中的测量电路，尽管电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大，因此要选用图1中的测量电路,六、注意事项 1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表 2电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电电流不宜超过0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A因此实验中不宜将I调得过大，读电表的示数要快，每次读完后应立即断电,4为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些 5用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电

5、路,如图所示，在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律EUIr，在实验中需要测路端电压U和电源中的电流I，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的电源中的电流；乙图中由于电流表的分压作用，电压表测得的不是真实的路端电压这两个电路都存在系统误差，由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大，则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大故电流表的分压作用不能忽略，所以选用甲图电路较好,6仪器的选择 (1)电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于电池来讲允许通过的最大电流是0.5 A故需要选00.6 A (2)电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池

6、来讲，电压表量程在大于1.5 V的前提下越小越好 (3)滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可,2015邯郸联考)用如图甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻蓄电池的电动势约为2 V，内电阻很小除蓄电池、开关、导线外可供使用的实验器材还有： A电压表V (量程3 V) B电流表A1(量程0.6 A) C电流表A2(量程3 A,D定值电阻R0(阻值4 ，额定功率4 W) E滑动变阻器R(阻值范围020 ，额定电流1 A) (1)电流表应选_(填器材前的字母代号) (2)将图乙中的实物按图甲的电路连线 (3)根据

7、实验数据作出UI图象(图丙)，则蓄电池的电动势E_V，内阻r_,3)根据闭合电路欧姆定律UEIr可知，UI图象的斜率表示定值电阻和内阻的阻值之和，纵轴截距表示电动势，E2.10 V，r0.20 . 【答案】(1)B(2)见解析(3)2.100.20,方法总结】 (1)实验仪器的选取 测一节干电池的电动势和内电阻，电压表应选择3 V量程；一般通过干电池的电流不能过大，电池在大电流时电动势会明显下降，内电阻r会明显增大，因此电流表应选择0.6 A挡；电池应选择废旧干电池，此时电池内阻大，路端电压变化范围大；为使滑动变阻器调节方便，滑动变阻器选择最大阻值10 左右的电阻,2)实验数据的处理 在用UI图象处理数据时注意坐标原点的数据，防止直接用纵坐标值与横坐标值(截距)求电阻而出错图线斜率的绝对值为电源的内阻 图象中图线与U轴的交点的值为电动势,1)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 (2)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_,解析】(1)电源电动势为1.5 V，而电压表最大量程为1 V，需将电压表扩大量程再用，故电压