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实验测定电源的电动势和内阻【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。【实验原理】由闭合电路的欧姆定律I E（ R r）可得：UEIr ，式中 E、r 为电源电动势和内电阻，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、

2、r。【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。【实验步骤】连接电路，如图 1 所示。电流表取 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A最大。R测几组（ I ，U）值。闭合电键，移动变阻器触头位置，使电VS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，然后断图 1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 U I 图象。应

3、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U I 图象与纵轴和横轴的交点坐标，并代入审定张德华2007 年 12 月 18 日U=E-Ir 中，算出 E， r 。【注意事项】1由于干电池的内电阻较小（0 5 欧 15 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155

4、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 15 伏，并且稳定下来。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（ 03 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。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。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

5、，电源内电阻为：【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 ），反映在图线上：当 U=0 时， IV0 II 真故 r 真 r 测E 真 E 测第1页共4页沁阳市物理备课组主备张卫平【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（ 0 99.99 ）、滑动变阻器（ 010 ）、单刀双掷开关、单刀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

6、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。（ 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1R 图象，由此求出待测干电池组的电动势E I_V、内阻 r _。（计算结果保留三位有效数字）RACRSADKPABEr图 7【答案】：（1）并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大（2）调节电阻箱 R，断开开关 K ，将开关 S 接 D，记录电阻箱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电流表示数（3）2. 812. 33审定张德华2007 年 12 月 18

7、 日【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分压作用。而 R=r+r 安 ， 1R 图线的斜率表示电源电动势的倒数，据此得I1出电动势 E 2. 81V, 内 阻 r 2. 33。有的考生不能正确理解R 图象的I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，I 各量的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RA 与 Rv 表示。UAOBI(1)由甲图可知，电压的误差U由此可知 I 越大，U。若 I=0 ，则U=。由此可以判定，在电池的UI 图线中，实线是真实值的图象， 那么用电路甲测得的UI

8、图线便是虚线，由该电路测得的电动势内电阻分析 : 甲图中路端电压的真实值电压误差当 I=0 时，U=0 即U-I 的图象是 B。由于虚线 B 比实线斜率大，故第2页共4页沁阳市物理备课组主备张卫平解答：由甲图可知 ,电压的误差由此可知 I 越大, U 越大。若 I=0 ，则 U=0。由此可以判定 , 在电池的 UI 图线中 , 实线是真实值的图象 , 那么用电路甲测得的 UI 图线便是虚线 B，由该电路测得的电动势内电阻同理在乙图中路端电压电流误差I=U/Rv当 U=0时， I=0 即U-I 的图象是 A。由虚线 A 可知由于虚线 A 比实线斜率小，故。审定张德华2007 年 12 月 18

9、日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 。2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。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

10、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 ,将器件按原理图连接成实电路.（ 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(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 .根据及内阻的表达式。R1 时电压为 U1 ；图线读出电池的电动势 =伏,根据图线求出电池内阻 r=欧.解：电路图如丙与丁所示，图丙中，电阻为电阻为 R2 时电压为 U2 ；由解得：解：图丁中电阻为R1 时电流为 I 1；电阻为 R2 时电流为

11、 I 2；由解得参考答案 ：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 =1.46 伏,r=0.72 欧 .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+I 1r 和 =U2+I 2r ，求出、 r 。第3页共4页沁阳市物理备课组主备张卫平审定张德华2007 年 12 月 18 日(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

12、.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 1k）、电压表 V 2（量程 15V ，内阻 2k）、电阻箱（ 09999）、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：参考答案：（l ）合上电键 S，将电阻箱 R 阻值调到 R1 10，读得电压连线如图所示表的读数为 U1U，由方程组 U （2）将电阻箱 R 阻值调到 R 20，读得电压表的读数为221 U1r/R 1、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 。5. 测量电源的电动