实验描绘小灯泡的伏安特性曲线

1、沁阳市物理备课组主备张卫平审定 张德华2007年12月18日第5页共4页实验 测定电源的电动势和内阻U=E-Ir 中，算出 E，r。【实验目的】1 .掌握利用电压表和电流表测量电池电动势和内电阻的方法；2. 学会利用图线处理数据的方法。3. 使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于 质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操 作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。【注意事项】1. 由于干电池的内电阻较小（0. 5欧1. 5欧），如果电路短路，电路中电流 过大，会损坏电表和电池，因而调节滑动变阻器时要防止电阻为零的情况发生。2. 一般来

2、说干电池的电动势和内电阻是要变化的，随着电池使用时间的增加，它的电动势减小，内电阻增加。实验中使用电动势为1. 4伏左右半新电池效果较好。如果是新电池，电动势在1. 55伏到1. 58伏之间，使用前应用小电流放一下电，使电动势降到1. 5伏，并且稳定下来。【实验原理】由闭合电路的欧姆定律I= E/（ R+ r）可得：U = E Ir，式中E、r为电源电动势3.实验时为了不使在外电阻较小时，电路中的电流长时间超过干电池的正常放 电电流（0. 3安），应使通电时间越短越好，只是在读取数据时让电路接通，否则易损伤电池。和内电阻，在电路中不随外电阻的变化而改变。当外电阻R变化时，路端电压U及电路中的电

3、流I将发生改变。如改变外电阻，求得 n组U、I值，即可由公式法或图象法求得E、r。4. 改变滑动变阻器的阻值时，最好让两个电表中的一个表的指针指整数格，每次的电阻值的变化适当大一些，可以减小读数误差，电表读数应多估计一位。【实验器材】电流表，电压表，滑动变阻器，开关，电池，电池盒，一小电阻（可充当电源内 阻），导线若干。5.图线坐标轴的单位长度取得是否合适直接影响作图的准确性。图线的倾角最好接近 45°，坐标原点可以不从零开始，比如纵坐标原点可从比测量时的最小电压稍小的某 一电压值U0开始。但这时图线与横轴的交点 I不再是短路电流，电源内电阻为:【实验步骤】连接电路，如图1所示。电流

4、表取0.6A量程，电压表取3V 量程，移动触头位置，使电键刚闭合时，连入电路的有效阻值 最大。测几组（I , U）值。闭合电键，移动变阻器触头位置，使电 流表有明显示数，记下一组（I, U）值，断开电键，用同样方 法，多次移动变阻器触头位置，记录多组（I, U ）值，然后断 开电键。建立坐标系、描点。纵轴表示电压，横轴表示电流，取合适的标度，使所描坐标 点分布绝大部分坐标纸，必要时纵坐标可以不从零开始计数。据描出的坐标点作出UI图象。应使图象尽量多地通过描出的点，不在图象上 的点要尽量对称地分布于图线两侧， 对于个别离图线较远的点，误差很大，应坚决 舍弃。测算电动势和内电阻。准确读出UI图象与

5、纵轴和横轴的交点坐标，并代入【误差分析】实验中的误差属于系统误差，因为 电压表的分流作用所以I真=I测+ IV即（I真-I测）T,反映在图线上:当 U=0 时，IV0 I I 真故r真 r测 E真 E测分压作用。而R=r+r安,R图象的【经典例题】例1（2006广东）某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1）、电阻箱（099.99）、滑动变阻器（010）、单刀双掷开关、单刀【解析】：测定电源电动势和内阻实验的原理知， 此种接法出现误差的原因是电流表的11 R图线的斜率表示电源电动势的倒数，据此

6、得I1出电动势E = 2 81V,内 阻r = 2 33Q。有的考生不能正确理解-I单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。（1）该同学按图连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20。试分析该测量产生误差的原因是物理意义，从而无法得出正确的答案。例2、测定电池电动势与内电阻的电路，有如图甲、乙两种，£，r，U,真实值与测量值均可在足码上标出，电流表与电压表内阻用FA与R表示。I各量的（2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤:（3 图是由实验数据绘出的iR图象，由此求出待测干电池组的电动势E =V内阻_。（计算结果保留三位有效

7、数字）F隔fttnii训州卅1川呱陋匸鼻料（1）由甲图可知，'测电压的误差 U由此可知I越大,P IAHIB【答案】:（1）rm3鼻5.0'i-biII13 U 丨1 丨丨i 丨uHLUIIHll 匸匸1D d厂五 站违商詡五飞F Eq '6.0并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大 U。若1=0，贝U U=。由此可以判定，在电池的 U I图线中，实线是真实值的图象，那么用电路甲测得的U I图线便是虚线，由该电路测得的电动势锁r霉1内电阻钢一法分析：甲图中弘戶4路端电压的真实值”具疋蛊懸兀当I=0时， U=0即见调节电阻箱R,断开开关K，将开关S接D,记录电阻箱

8、的阻值和电流表示数;断开开关D，再次调节电阻箱R,将开关S接D，记录电阻箱的阻值和U-I的图象是B。由于虚线B比实线斜率大，故 踰=临电流表示数(3)2. 812. 33解答：由甲图可知，/沪傾阴虑%电压的误差心g由此可知I越大， U越大。若1=0，则 U=0。由此可以判定,在电池的U I图线中,实线是真实 值的图象，那么用电路甲测得的U I图线便是虚线B，由该电路测得的电动势B .多测几组I、U的数据，求出几组£、 r，最后分别求出其平均值。C .测出多组I、U的数据，画出U-I图象，再根据图象求出£、 r。D .多出多组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出

9、断路时的路 端电压即为电动势£，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r。同理在乙图中歿籌i电流误差 l=U/Rv2.在测定电池的电动势和内电阻的实验中，有待测电池、开关和导线，配合下列 哪组仪器，可以达到实验目的。(ABC)A .一只电流表和一个电阻箱。B .一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器。C .一只电压表和一个电阻箱。D .一只电流表和一个滑动变阻器。当U=0时, U-I的图象是A。由虚线A可知6产电3.在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1欧姆和1千欧姆.下面分别为实验原理图及所需的器件图.(1)试在下图中画出连线，将器件按原理图

10、连接成实电路.斜率小，故恤5。6由于虚线A比实线F(2).测定电池电动势还有另外两种方法：用电阻箱及一只电表(电压表或电流表)，试 画出测量的电路图，需要测定的实验数据？写出计算电动势 及内阻的表达式。解：电路图如丙与丁所示，图丙中，电阻为 R1时电压为U； 电阻为艮时电压为L2;由1SR才5岛抵解：图丁中电阻为R时电流为I1；电阻为R时电流为I2；变阻器安培表电池I伏特表I H决S基解得：(2)一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据臨图线读出电池的电动势£=伏，根据图线求出电池内阻r=欧.由鷲扇 ST出 si疋歸IH伏特)0.131.370 2013

11、20211.340.3211S0.501.100J71.05耻小1跖1参考答案：接线出现任何错误都不给这3分.【同步练习】1.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其 中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是： (C)A .测出两组I、U的数据，代入方程组£ =U1+|1r和£ =U2+|2r，求出£、r。£ =1.46 伏,r=0.72 欧.沁阳市物理备课组主备张卫平审定 张德华2007年12月18日第4页共4页LR伏)13U71<l.、F1401 301JD1J01.UUd D.IC (J 工I OJO J/lLi OiQ 0

12、.60 o.it)K却电«（高考评分标准：全题5分.正确画得U-I图线给2分.U-I图上由各组数据标出的六个 点的位置要准确，连直线时第四组数据（0.32安,1.18伏）标出的点应该舍去不顾.&的答 数在1.46± 0.02伏范围内的都给1分.r的答数在0.72± 0.05欧范围内的都给2分.）4要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势&和内 阻r （约几欧），提供下列器材：电压表V （量程3V,内阻1kQ）、 电压表V2 （量程15V，内阻2kQ）、电阻箱（09999Q）、电键、 导线若干。某同学用量程为15 V的电压表连接成如图所示的电路， 实验 步骤如下：（l）合上电键S,将电阻箱R阻值调到R1= 10Q，读得电压 表的读数为U1（2）将电阻箱R阻值调到R2= 20Q，读得电压表的读数为 U2，由方程组U1=£U1r/R1、U2=£ U2/R2 解出 £、r为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？参考答案：应选用量程为3V的电压表.改变电阻箱阻值R，读取若干个U的值，由I= U/R计算出电流的值，然后作出U -I图线，得到£、r 05.测量电源的电动势及内阻