实验：测定电池的电动势和内阻

1、1010 实验：测定电池的电动势和内阻实验：测定电池的电动势和内阻U UI电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，如何测量电源的这两个参量呢？动势和内阻未知，如何测量电源的这两个参量呢？有哪些测量方法？分别需要什么器材？有哪些测量方法？分别需要什么器材？原理原理: E=U+Ir情景情景1 1：给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一个电流表、一个电压表、一个开关和导线若干一个电流表、一个电压表、一个开关和导线若干, ,如何如何测量这节电池的电动势和内阻测量这节电池的电动势和内阻? ?方法一

2、：（伏安法）测电动势和内阻方法一：（伏安法）测电动势和内阻AVS甲RAVS乙R小内阻小内阻-外接法外接法大内阻大内阻内接法内接法情景情景2 2：给你一节使用过的干电池、一个电流表、一个给你一节使用过的干电池、一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干电阻箱、一个开关和导线若干, ,如何测量这节电池的电如何测量这节电池的电动势和内阻动势和内阻? ?原理原理：E=IR+Ir法二法二: :（安箱法）（安箱法）电流表、电阻箱测电流表、电阻箱测E E和和r rUE = U+rRV VR RS S情景情景3 3：给你一节使用过的干电池、一个电压表、一个给你一节使用过的干电池、一个电压表、一个电阻箱、一个开

3、关和导线若干电阻箱、一个开关和导线若干, ,如何测量这节电池的电如何测量这节电池的电动势和内阻动势和内阻? ?法三：法三：( (伏箱法伏箱法) )用电压表、电阻箱测用电压表、电阻箱测E E和和r r一、伏安法测电源电动势和内阻的器材选择：一、伏安法测电源电动势和内阻的器材选择：电流表：电流表：0 00.6A0.6A电压表：电压表：0 03V3V滑动变阻器：阻值较小的滑动变阻器：阻值较小的, ,最大阻值最大阻值10102020被测干电池：内阻较大被测干电池：内阻较大（几欧到几十欧）（几欧到几十欧）开关和导线开关和导线AVSR1.1.恰当选择实验器材恰当选择实验器材, ,连接好实物图连接好实物图二

4、、实验方法和步骤二、实验方法和步骤2.2.把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。3.3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录六组记录六组U U、I I值。值。4.4.断开开关，整理好器材。断开开关，整理好器材。方法一：公式法方法一：公式法改变改变R R的值，从电流表和电压表中读取两组的值，从电流表和电压表中读取两组I I、U U的的值，代入方程组联立求解，多测量几次值，代入方程组联立求解，多测量几次I I、U U的

5、值，的值，算出算出E E、r r取平均值。取平均值。 1122EUI rEUI r1221122112I UI UEIIUUrII三、数据处理三、数据处理E EI I短短方法二方法二: :图象法图象法EIr=短短EU U轴轴截截距距等等于于电电动动势势E E在坐标纸上以在坐标纸上以I I为横坐标，为横坐标，U U为纵坐标，为纵坐标，用测出几组的用测出几组的U U、I I值画出值画出U-IU-I图象。图象。r是直线的斜率的绝对值是直线的斜率的绝对值UrkI【实验注意事项实验注意事项】(1)(1)如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大( (几几百到上千百到

6、上千) )，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速测量尽量迅速。如果使用干电池，则选择内阻大些的、。如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池。已使用过的电池。(2)(2)不要将不要将I I调得过大，每次读完调得过大，每次读完U U、I I读数立即断电。读数立即断电。(3)(3)画画U-IU-I图线时，纵轴的刻度图线时，纵轴的刻度可以不从零开始可以不从零开始, ,而是而是根据测得的数据从某一恰当的值开始根据测得的数据从某一恰当的值开始( (但横坐标必须但横坐标必须从从0 0开始开始),),这时图线与横轴的交点不再是短路电流，这时图线与横轴的交

7、点不再是短路电流，而图线与而图线与纵轴的截距仍为电动势纵轴的截距仍为电动势E E，图线的斜率的绝，图线的斜率的绝对值仍为内阻对值仍为内阻r r。四四 误差分析误差分析1.1.偶然误差偶然误差: :主要来源于电压表和电流表的读数以及主要来源于电压表和电流表的读数以及作作U U- -I I图象时描点不是很准确。图象时描点不是很准确。2.2.系统误差系统误差: :系统误差来源于未计电压表分流系统误差来源于未计电压表分流, ,近似近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。的示数比干路电流略小。怎样理解？怎样理解？系统误差分析：系统误差

8、分析：电源电动势电源电动势E E测测 E E真真, ,电源内电阻电源内电阻r r测测 r r真真E测测=E真真解得解得比较得比较得解得解得E E、r r为真实值为真实值AV乙AARIrIUERIrIUE222111ARIIUUrIIUIUIE1221122112测测分析法分析法-系统误差原因分析系统误差原因分析思考与讨论：思考与讨论：1、如果实验室准备有新旧电池在该实验中选用什么电池更、如果实验室准备有新旧电池在该实验中选用什么电池更好一些？试说明理由。好一些？试说明理由。使用旧电池好，这样路端电压变化明显，实验误差小使用旧电池好，这样路端电压变化明显，实验误差小2、在实验过程中通电电流能否太

9、大？若电流太大对实验会有什、在实验过程中通电电流能否太大？若电流太大对实验会有什么影响？电流能否太小？太小又会如何？么影响？电流能否太小？太小又会如何？3 3、为了不使通过电源的电流时间太长，在实验过程中开关应如、为了不使通过电源的电流时间太长，在实验过程中开关应如何使用？何使用？ 不能，不能，I I太大，电池老化严重，内阻很快变大太大，电池老化严重，内阻很快变大电流太小，电压变化不明显，误差大电流太小，电压变化不明显，误差大读数要快，读完立即断开读数要快，读完立即断开1.1.用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，下列注用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中错误的是意事项

10、中错误的是 ( )( )A A应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显变化比较明显B B移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载流表过载C C根据实验记录的数据作根据实验记录的数据作U-IU-I图象时，应通过尽可能多的图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧两侧D.D.出于安全的考虑，在选择电表时，量程越大越好出于安全的考虑，在选择电表时，量程越大越好D D2.(2.(多选多选) )在

11、测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的A. A. 一只电流表和一个滑动变阻器一只电流表和一个滑动变阻器B. B. 一只电流表和一只电压表一只电流表和一只电压表C. C. 一只电流表和一个电阻箱一只电流表和一个电阻箱D. D. 一只电压表和一个电阻箱一只电压表和一个电阻箱ACDACD3.(3.(多选多选) )用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻, ,根据根据测得的数据作出如图乙所示的测得的数据作出如图乙所示的U-IU-

12、I图线图线, ,由图乙可知由图乙可知( ( ) )A.A.电池电动势的测量值是电池电动势的测量值是1.40V1.40VB.B.电池内阻的测量值是电池内阻的测量值是3.503.50C.C.外电路发生短路时的电流为外电路发生短路时的电流为0.40A0.40AD.D.电压表的示数为电压表的示数为1.20V1.20V时电流表的示数时电流表的示数I=0.20AI=0.20AA、D 4.4.在测量电源电动势和内阻的实验中在测量电源电动势和内阻的实验中, ,电源的电动势约电源的电动势约为为6V,6V,内阻约为内阻约为0.5,0.5,电流表的内阻为电流表的内阻为0.5,0.5,电压表的电压表的内阻为内阻为6k

13、6k。为了减小实验误差。为了减小实验误差, ,应当采用的电路是选应当采用的电路是选项中的项中的( () )A A3.(20163.(2016四川高考四川高考) )用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材验器材: :待测电源待测电源( (电动势约电动势约3V,3V,内阻约内阻约2),2),保护电阻保护电阻R R1 1( (阻值阻值10)10)和和R R2 2( (阻值阻值5),5),滑动变阻器滑动变阻器R,R,电流表电流表A,A,电压表电压表V,V,开关开关S,S,导线若干。导线若干。实验主要步骤实验主要步骤: :(1)(1)将滑动变阻器接入电路的阻

14、值调到最大将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大, ,闭合开关。闭合开关。(2)(2)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值, ,记下电压表的示数记下电压表的示数U U和相和相应电流表的示数应电流表的示数I I。(3)(3)以以U U为纵坐标为纵坐标,I,I为横坐标为横坐标, ,作作U-IU-I图线图线(U(U、I I都用国际单位都用国际单位) )。(4)(4)求出求出U-IU-I图线斜率的绝对值图线斜率的绝对值k k和在横轴上和在横轴上的截距的截距a a。回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)电压表最好选用电压表最好选用 ; ;电流表最好选用电流表最好选用。A.A.

15、电压表电压表(0-3 V,(0-3 V,内阻约内阻约15 k)B.15 k)B.电压表电压表(0-3 V,(0-3 V,内阻约内阻约3 k)3 k)C.C.电流表电流表(0-200 mA,(0-200 mA,内阻约内阻约2)D.2)D.电流表电流表(0-30 mA,(0-30 mA,内阻约内阻约2)2)(2)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动滑动变阻器的滑片从左向右滑动, ,发现电压表示数增大。两导发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是线与滑动变阻器接线柱连接情况是_。A.A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱B.B.两导线接在滑动变阻器金

16、属杆两端接线柱两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱C.C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱, ,另一条导线接在另一条导线接在电阻丝左端接线柱电阻丝左端接线柱D.D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱, ,另一条导线接在另一条导线接在电阻丝右端接线柱电阻丝右端接线柱(3)(3)选用选用k k、a a、R R1 1和和R R2 2表示待测电源的电动势表示待测电源的电动势E E和内阻和内阻r r的表达式的表达式E=E=,r=,r=, ,代入数值可得代入数值可得E E和和r r的测量值。的测量值。答案答案:(1)A:

17、(1)AC C(2)C(2)C(3)ka(3)kak-Rk-R2 25.(20155.(2015江苏高考江苏高考) )小明利用如图所示的实验装置测量小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。一干电池的电动势和内阻。(1)(1)图中电流表的示数为图中电流表的示数为A A。 (2)(2)调节滑动变阻器调节滑动变阻器, ,电压表和电流表的示数记录如下电压表和电流表的示数记录如下: :请根据表中的数据请根据表中的数据, ,在方格纸上作出在方格纸上作出U-IU-I图线。图线。U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44由图线求得由图线求得: :

18、电动势电动势E=E=V;V;内阻内阻r=r=。(3)(3)实验时实验时, ,小明进行了多次测量小明进行了多次测量, ,花费了较长时间花费了较长时间, ,测量期间测量期间一直保持电路闭合。其实一直保持电路闭合。其实, ,从实验误差考虑从实验误差考虑, ,这样的操作不妥这样的操作不妥, ,因为因为_。【解析解析】(1)(1)电流表使用的量程为电流表使用的量程为0 00.6 A,0.6 A,所以电流表读数所以电流表读数为为0.44 A0.44 A。(2)(2)描点连线得到描点连线得到U-IU-I图线图线, ,如图所示如图所示根据根据E=U+Ir,E=U+Ir,图象中纵截距为电动势图象中纵截距为电动势

19、, ,所以所以E=1.60 V(1.58E=1.60 V(1.581.621.62都算对都算对),),斜率为内阻斜率为内阻, ,所以所以r=1.2(1.18r=1.2(1.181.261.26都算对都算对) )。(3)(3)干电池长时间使用后干电池长时间使用后, ,电动势和内阻会发生变化电动势和内阻会发生变化, ,导致实验导致实验误差增大。误差增大。答案答案:(1)0.44:(1)0.44(2)U-I(2)U-I图象见解析图象见解析1.60(1.581.60(1.581.621.62都算对都算对) )1.2(1.181.2(1.181.261.26都算对都算对) )(3)(3)干电池长时间使用后干电池长时间使用后, ,电动势和内阻会发生变化电动势和内阻会发生变化, ,导致实验导致实验误差增大误差增大5.5.在本节实验中，一位同学记录了如下表数据在本节实验中，一位同学记录了如下表数据次数次数物理量物理量1 12 23 34 45 56 6电流电流I I(A)(A)0.120.12 0.200.20 0.310.31 0.320.32 0.440.44 0.570.57电压电压U U(V)(V)1.37