实验：测量电池的电动势和内阻ppt课件

1、一、实验原理一、实验原理闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律E=U+IrE=U+IrE=U1+I1rE=U1+I1rE=U2+I2rE=U2+I2r求出求出E E、r r电压表、电流表测电压表、电流表测U U、I I思索：思索：有没有其他方法？有没有其他方法？U=IRU=IR电流表、两个定值电阻电流表、两个定值电阻I=U/RI=U/R电压表、两个定值电阻电压表、两个定值电阻为了减小偶尔性误差，写出为了减小偶尔性误差，写出U-IU-I图线，经过图线上的截距，斜图线，经过图线上的截距，斜率求解率求解E E和和r r二、实验方案和电路图三种情况二、实验方案和电路图三种情况1 1、用电压表、电流表测电池的

2、、用电压表、电流表测电池的E E、r r2 2、用电流表、定值电阻测电池的、用电流表、定值电阻测电池的E E、r r电阻箱电阻箱AV电流表常采用相对电源外接法，为何？电流表常采用相对电源外接法，为何？电源内阻和电流表内阻均较小，相差不多，电源内阻和电流表内阻均较小，相差不多，假设不这样，电流表分压较多，那么丈量假设不这样，电流表分压较多，那么丈量误差较大。电压表应丈量路端电压。误差较大。电压表应丈量路端电压。r rI IR RI IE Er rI IR RI IE E2 22 22 21 12 21 1E E1 1斜率K斜率K E Er rR图线，纵轴截距R图线，纵轴截距- -E E1 1R画

3、出R画出E E1 1E Er rI I1 1r)r)I(RI(RE E3 3、用电压表、定值电阻测电池的、用电压表、定值电阻测电池的E E、r r电阻箱电阻箱二、实验方法二、实验方法1 1、水果电池、水果电池优点：优点：内阻较大内阻较大缺陷：缺陷：内阻易变化内阻易变化2 2、测出多组作图求解、测出多组作图求解, ,求平均值，减小误差。求平均值，减小误差。r rR RU UU UE Er rR RU UU UE E2 22 22 21 11 11 1实验步骤实验步骤1 1：按原理图衔接实物图：按原理图衔接实物图AVSR2 2、把变阻器的滑片移到一端使电、把变阻器的滑片移到一端使电阻值最大阻值最大

4、3 3、闭合电键，调理变阻器，使电、闭合电键，调理变阻器，使电流表的读数有明显示数，记录一组流表的读数有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的电流表和电压表的示数，用同样的方法丈量并记录几方法丈量并记录几 组组U U，I I值。值。4 4、断开电键，整理好器材、断开电键，整理好器材三、数据处置三、数据处置方法一：公式法方法一：公式法 改动改动R R的阻值，从电流表和电压表中读取两组的阻值，从电流表和电压表中读取两组I I、U U的值，代的值，代入方程组联立求解，多丈量几次入方程组联立求解，多丈量几次I I、U U的值，算出的值，算出E E、r r取平均值取平均值. . r rI IU

5、 UE Er rI IU UE E2 22 21 11 12 21 11 12 22 21 11 12 22 21 1I II IU UU Ur rI II IU UI IU UI IE EAVSR也是为理想电表情况的方程。也是为理想电表情况的方程。当思索电压表的分流：当思索电压表的分流：)rRU(IUEv方法二：图象法方法二：图象法以为横坐标，为纵坐标，用测出几组的，值画出以为横坐标，为纵坐标，用测出几组的，值画出-图图像，为了充分利用坐标纸，纵坐标常用最小电压值为起点，不以像，为了充分利用坐标纸，纵坐标常用最小电压值为起点，不以零为起点。零为起点。图线跟纵轴的交点即为电动势图线跟纵轴的交点

6、即为电动势E E的值，图线的斜率的绝对值即为的值，图线的斜率的绝对值即为内阻的值。写出数学表达式，利用截距、斜率求内阻的值。写出数学表达式，利用截距、斜率求E E和和r r。U=E-Ir,U=E-Ir,截距截距E E、斜率、斜率r r。2.U2.U路端路端=U=U测。测。I I真真II测。电压表分流的测。电压表分流的缘由。缘由。I I真真A AV VRE E真真 r r真真IvIvI I误差分析误差分析U/VI/A0U UE E测测E E真真I I测测I I真真1.1.当外路当外路R R短路时，电流表的示短路时，电流表的示数数I I测等于干路电流测等于干路电流I I真。所以真。所以两图线相交于

7、横轴一点。两图线相交于横轴一点。UrkI偏小偏小r r测测rr真真,E,E测测EUU路端。电流表示数等真实值路端。电流表示数等真实值2.2.电流表相对待测电阻电源内阻内接电流表相对待测电阻电源内阻内接当外路断路时，当外路断路时，UA=0，那么，那么U测测=E，两图线相交于纵轴一点。，两图线相交于纵轴一点。A AV VR RU/VU/VI/AI/AI I测测I I真真E EU U测测U U真真I IUrkI偏大偏大那么那么E E真真=E=E测测,r,r测测rr真。真。四、留意四、留意1 1、测干电池的电动势和内阻，应选用旧电池、测干电池的电动势和内阻，应选用旧电池旧电池的内阻较大，以使电压表示数

8、变化明显旧电池的内阻较大，以使电压表示数变化明显2 2、用电压表和电流表测电池的电动势和内阻，应选用安培表、用电压表和电流表测电池的电动势和内阻，应选用安培表的外接法。的外接法。3 3、U=0U=0时的电流为短路电流时的电流为短路电流4 4、根据图象求、根据图象求E E、r r误差较小误差较小I I真真A AV VRE E真真 r r真真IvIvI I测电源测电源E E、r r的几种方法与电路衔接的几种方法与电路衔接( (理想电表理想电表主要仪器主要仪器原理原理电路图电路图电压表电压表电流表电流表变阻器变阻器电压表电压表变阻箱变阻箱电流表电流表变阻箱变阻箱 例例1 1、用伏安法测电池的电动势和

9、内电阻的实验中，以下本卷、用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，以下本卷须知中错误的选项是须知中错误的选项是 ( ) ( ) A A应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化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比较明显 B B应选用内阻较小的电压表和电流表应选用内阻较小的电压表和电流表 C C挪动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路呵斥电流表挪动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路呵斥电流表过载过载 D D根据实验记录的数据作根据实验记录的数据作U U一一I I图象时，应经过尽能够多的点图象时，应经过尽能够多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两

10、侧画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧B2 2、下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处置方、下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处置方法，其中既能减小偶尔误差，又直观、简便的方法是法，其中既能减小偶尔误差，又直观、简便的方法是 A A测出两组测出两组I I、U U的数据，代入方程组的数据，代入方程组E EU1U1十十I1rI1r和和E EU2U2十十I2rI2r，求出求出E E和和r rB B多测几组多测几组I I、U U的数据，求出几组的数据，求出几组E E、r r，最后分别求出其平均，最后分别求出其平均值值C C测出多组测出多组I I、U U的数据，画出

11、的数据，画出U UI I图象，再根据图象求图象，再根据图象求E E、r rD D多测出几组多测出几组I I、U U数据，分别求出数据，分别求出I I和和U U的平均值，用电压表测的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势出断路时的路端电压即为电动势E E，再用闭合电路欧姆定律求出，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻。内电阻。C分析：分析：ABDABD都会产生偶尔性误差都会产生偶尔性误差3 3、丈量电源、丈量电源B B的电动势的电动势E E及电阻及电阻r rE E约为约为4.5V4.5V，r r约为约为1.51.5 器材：量程器材：量程3V3V的理想电压表、量程的理想电压表、量程0.5A0.5

12、A的电流表具有一定内的电流表具有一定内 阻、固定电阻阻、固定电阻R=4R=4、电键、电键K K、滑线变阻器、滑线变阻器RR、导线假设、导线假设干干要求：要求： 画出实验电路原理图图中各元件需用标题中给出的符画出实验电路原理图图中各元件需用标题中给出的符 号或字母标出号或字母标出 实验中，当电流表读数为实验中，当电流表读数为I1I1时，电压表读数为时，电压表读数为U1U1，当电，当电 流表读数为流表读数为I2I2时，电压表读数为时，电压表读数为U2U2，那么可以求出那么可以求出E= _E= _ r= _ r= _用用I1I1、I2I2、U1U1、U2U2及及R R表示表示1 1电路如下图：电路如

13、下图：AVKBRR211221IIUIUIE2）（RIIUUr2112R R) )( (r rI IU UE ER R) )( (r rI IU UE E2 22 21 11 1例例1 1测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有以下器材：测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有以下器材：A A待测干电池待测干电池( (电动势约为电动势约为1.5 V1.5 V，内阻小于，内阻小于1.0 )1.0 )B B电流表电流表G(G(满偏电流满偏电流IgIg3 mA3 mA，内阻，内阻RgRg10 )10 )C C电流表电流表A(0A(00.6 A0.6 A，内阻，内阻0.1 )0.1 )D D滑

14、动变阻器滑动变阻器R1(0R1(020 20 ，10 A)10 A)E E滑动变阻器滑动变阻器R2(0R2(0200 200 ，1 A)1 A)F F定值电阻定值电阻R0(990 ) GR0(990 ) G开关和导线假设干开关和导线假设干类型一类型一实验器材与电路的选择实验器材与电路的选择(1)(1)某同窗发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他某同窗发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲中的设计了图甲中的a a、b b两个参考实验电路其中合理的是图两个参考实验电路其中合理的是图_所示的电路；所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确的进展丈量，

15、滑动变阻器应选在该电路中，为了操作方便且能较准确的进展丈量，滑动变阻器应选_(_(填写器材的代号填写器材的代号) )(2)(2)图乙为该同窗根据图乙为该同窗根据(1)(1)中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的I1I1I2I2图线图线(I1(I1为电流表为电流表G G的示数，的示数，I2I2为电流表为电流表A A的示数的示数) )，那么由图线可得，那么由图线可得被测电池的电动势被测电池的电动势E E_ V_ V，内阻，内阻r r_ _ .b bD D0.8(0.780.8(0.780.820.821.48(1.471.48(1.471.491.49

16、3v所以采用a错3v所以采用a错990)990)(10(10I I对b：U对b：UE E584v584v990)990)(0.1(0.1I I对a：U对a：U) )R R(r(rI I电压表的改装：U电压表的改装：Ug gg gA A0 0g g笔头改装笔头改装滑动变阻器阻值不要太大，最大电流滑动变阻器阻值不要太大，最大电流大些。选用改动电路方便大些。选用改动电路方便r rI I) )R R(R(RI Ir rI IU U可近似为：E可近似为：E，分流不计。，分流不计。可视作电压表为理想的可视作电压表为理想的R R远大于R远大于RR R由于R由于R)r)rI I(I(I) )R R(R(RI

17、IIrIrU U更精确：E更精确：E2 20 0G G1 12 2A A滑滑0 0G G2 21 10 0G G1 1【解析】【解析】(1)(1)电路电路a a中电流表中电流表A A和定值电阻和定值电阻R0R0组成的电组成的电压表量程为压表量程为0.60.6990.1 V594 V990.1 V594 V，而电源电动势仅约，而电源电动势仅约为为1.5 V1.5 V，所以电路，所以电路a a不合理，电路不合理，电路b b合理，电源的内合理，电源的内阻较小，又滑动变阻器采用限流式改动电路，所以用阻较小，又滑动变阻器采用限流式改动电路，所以用滑动变阻器滑动变阻器R1R1改动电路较为方便改动电路较为方

18、便(2)(2)根据实验原理可知电流表根据实验原理可知电流表G G的读数乘以的读数乘以(10(10990)990)，即为电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以即为电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以(10(10990)990)1 000 1 000 ，可得电源电动势，可得电源电动势E E1.481.4810103 31 000 V1 000 V1.48 V1.48 V；从图线上取两点得电；从图线上取两点得电池的内阻池的内阻 v原理图及原理原理图及原理E=U+IrE=U+Ir两电表是理想情况的两电表是理想情况的1.1.由电路图及原理列出变化量间的关由电路图及原理列出变化量间的关系，即自变

19、量系，即自变量I2I2和因变量和因变量I1I1的关系式。的关系式。2.2.找出斜率、截距的表达式。找出斜率、截距的表达式。E=U+I2r, E=U+I2r, 电压表的示数电压表的示数U=I1(RG+R0)U=I1(RG+R0)所以所以0 0G G0 0G G2 20 0G G0 0G G1 1R RR Rr r，斜斜率率K KR RR RE E截截距距, ,I IR RR Rr rR RR RE EI I）R R（R R0 0. .3 30 0. .0 05 51 10 01 1. .2 25 5) )- -( (1 1. .4 45 5r r0 0. .3 30 0. .0 05 51 1.

20、 .2 25 5- -1 1. .4 45 5R RR Rr r斜斜率率) )R R1 1. .4 48 8( (R RE E1 1. .4 48 8R RR RE E截截距距0 0G G3 3- -0 0G G0 0G G0 0G G0.11000例例2.2.图甲是利用两个电流表图甲是利用两个电流表A1A1和和A2A2丈量干电池电动势丈量干电池电动势E E和内阻和内阻r r的电路原理图图中的电路原理图图中S S为开关，为开关，R R为滑动变阻器，固定电阻为滑动变阻器，固定电阻R1R1和和A1A1内阻之和为内阻之和为10000 (10000 (比比r r和滑动变阻器的总电阻都和滑动变阻器的总电

21、阻都大得多大得多) )，A2A2为理想电流表为理想电流表(1)(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线(2)(2)在闭合开关在闭合开关S S前，将滑动变阻器的滑动端前，将滑动变阻器的滑动端c c挪动至挪动至_(_(填填“a a端、端、“中央或中央或“b b端端) )(3)(3)闭合开关闭合开关S S，挪动滑动变阻器的滑动端，挪动滑动变阻器的滑动端c c至某一位置，读出至某一位置，读出电流表电流表A1A1和和A2A2的示数的示数I1I1和和I2I2，多次改动滑动端，多次改动滑动端c c的位置，得的位置，得到的数据为到的数据为在图所示的坐标

22、纸上以在图所示的坐标纸上以I1I1为纵坐标、为纵坐标、I2I2为横坐标画出所对应的为横坐标画出所对应的I1I1I2I2曲线曲线类型二类型二电路的衔接和实验数据的处置电路的衔接和实验数据的处置I I1 1(mA)(mA)0.1200.1200.1250.1250.1300.1300.1350.1350.1400.1400.1450.145I I2 2(mA)(mA)4804804004003203202322321401406868b b端端利用数据表求解，偶尔性误差读数、画图引起的较大利用数据表求解，偶尔性误差读数、画图引起的较大可把可把A1和和R1视作构成的理想电压表视作构成的理想电压表(4

23、)(4)利用所得曲线求得电源的电动势利用所得曲线求得电源的电动势E E_ V_ V，内阻，内阻r r_ .(_ .(保管两位小数保管两位小数) )(5)(5)该电路中电源输出的短路电流该电路中电源输出的短路电流ImIm_ A._ A.rEI m mA1A11 13 3- -A1A11 12 2A1A11 1A1A11 11 12 2A1A11 11 12 2R RR Rr r斜率K斜率K1.49V1.49VE E10100.1490.149R RR RE E纵坐标截距纵坐标截距I IR RR Rr rR RR RE EI Ir rI I) )R R(R(RI IE Er rI IU UE ER

24、1+RA1R1+RA1相当于电压表，相当于电压表，I1I1远小于远小于I2I2，那么，那么干路干路I=I2I=I2。可视作理。可视作理想电压表想电压表4 45 5r r5 5E E5 5r r纵纵坐坐标标截截距距1 10 0V VE EE E1 11 10 04 45 54 45 5则则斜斜率率K KR R) )( (R RE E1 1E E5 5r rR R) )( (R RE E1 1E ER Rr rE ER RR RR Rr rI I1 1得得R R) )R RR RI I( (r r律律有有E E2 2. .由由闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定2 20 00 0A AA A0 0A A0

25、 03 3现有一特殊电池，它的电动势现有一特殊电池，它的电动势E E约为约为9 V9 V，内阻，内阻r r约为约为40 40 ，知该电池允，知该电池允许输出的最大电流为许输出的最大电流为50 mA.50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同窗利用为了测定这个电池的电动势和内阻，某同窗利用如图甲所示的电路进展实验，图中电流表的内阻如图甲所示的电路进展实验，图中电流表的内阻RARA曾经测出，阻值为曾经测出，阻值为5 5 ，R R为电阻箱，阻值范围为电阻箱，阻值范围0 0999.9 999.9 ，R0R0为定值电阻，对电路起维护作用为定值电阻，对电路起维护作用(1)(1)实验室备有的定值电阻实

26、验室备有的定值电阻R0R0有以下几种规格：有以下几种规格：A A10 10 B B50 C50 C150 150 D D500 500 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好本实验选用哪一种规格的定值电阻最好_(2)(2)该同窗接入符合要求的该同窗接入符合要求的R0R0后，闭合开关后，闭合开关S S，调整电阻箱的阻值，读取电，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了图乙所示的图线，那么根据该同窗作出流表的示数，记录多组数据，作出了图乙所示的图线，那么根据该同窗作出的图线可求得该电池的电动势的图线可求得该电池的电动势E E_ V_ V，内阻，内阻r r_ ._ .(1)(1)回路中的

27、最小电阻回路中的最小电阻R R总总E/ImE/Im180 180 ，R0R0为维护电阻，当为维护电阻，当R R0 0时，欲使电源电流也不会超出时，欲使电源电流也不会超出50 mA50 mA，那么最小，那么最小R0R0R R总总r rRARA ，C C最适宜，最适宜，A A、B B太小起不到维护作用，太小起不到维护作用，D D太大，会使太大，会使电路中的电流丈量范围太小电路中的电流丈量范围太小C10451 1在用图甲所示的电路测电池电动势和内电阻时，由于电压在用图甲所示的电路测电池电动势和内电阻时，由于电压表的分流作用呵斥系统误差，图乙所示的表的分流作用呵斥系统误差，图乙所示的U UI I图象中

28、有两图象中有两条直线条直线ABAB和和ABAB，其中一条是根据实测数据画出的直线，其中一条是根据实测数据画出的直线，另一条是修正电压表分流所引起的误差得到的直线，由图另一条是修正电压表分流所引起的误差得到的直线，由图可知，正确的选项是可知，正确的选项是( () )A AABAB是根据实测数据画出的直线是根据实测数据画出的直线B BABAB是根据实测数据画出的直线是根据实测数据画出的直线C C路端电压路端电压U U越大，经过电压表的电流越大越大，经过电压表的电流越大D D由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻的由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻的丈量值都小于真实值丈量值都小于真实值答

29、案：答案：ACDACD练习练习系统误差：由于实验工具引起的误差系统误差：由于实验工具引起的误差2 2在用伏安法测定电池的电动势和内阻的实验中，图是在用伏安法测定电池的电动势和内阻的实验中，图是某一同窗的实践接线图，图中接线有一处错误，只需某一同窗的实践接线图，图中接线有一处错误，只需去掉一根导线，这根导线的编号是去掉一根导线，这根导线的编号是_3 3图中图中E E为直流电源，为直流电源，R R为知电阻，为知电阻，V V为理想电为理想电压表，其量程大于电源电动势，压表，其量程大于电源电动势，S1S1和和S2S2是开是开关现要利用图中电路丈量电源的电动势关现要利用图中电路丈量电源的电动势E E和内

30、阻和内阻r r，试写出主要实验步骤及结果的表，试写出主要实验步骤及结果的表达式达式1.测电动势测电动势2.测内阻测内阻4 4丈量电池的电动势丈量电池的电动势E E及内阻及内阻r(Er(E约为约为6 V6 V，r r约为约为1.5 )1.5 )器器材：量程材：量程3 V3 V的理想电压表的理想电压表V V，量程，量程0.6 A0.6 A的电流表的电流表A(A(具有一具有一定内阻定内阻) )，固定电阻，固定电阻R R8.5 8.5 ，滑动变阻器，滑动变阻器R(0R(010 )10 )，开关开关S S，导线假设干，导线假设干(1)(1)在图的虚框中画出实验电路原理图图中各元件需用标题在图的虚框中画出

31、实验电路原理图图中各元件需用标题中所给出的符号或字母标出中所给出的符号或字母标出(2)(2)用笔画线替代导线在图完成实物连线用笔画线替代导线在图完成实物连线(3)(3)实验中，当电流表读数为实验中，当电流表读数为I1I1时，电压表读数为时，电压表读数为U1U1；当电流；当电流表读数为表读数为I2I2时，电压表读数为时，电压表读数为U2U2，那么可以求出，那么可以求出E E_，r r_.(_.(用用I1I1，I2I2，U1U1，U2U2及及R R表示表示) )解析：此题调查实验原理和实验图的衔接，及解析：此题调查实验原理和实验图的衔接，及处置实验数据的才干处置实验数据的才干(1)(1)、(2)(

32、2)如图甲、乙所示如图甲、乙所示R RI II IU UU Ur rI II IU UI IU UI IE EU Ur)r)(R(RI IE EU Ur)r)(R(RI IE E2 21 11 12 22 21 11 12 22 21 12 22 21 11 15.5.如下图，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势如下图，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内电阻的实验中，由于未思索电流表的内阻，其丈量值和内电阻的实验中，由于未思索电流表的内阻，其丈量值E E和和r r与真实值与真实值E0E0和和r0r0相比较，正确的选项是相比较，正确的选项是( () )A AE EE0E0，r rr

33、0 Br0 BEE0EE0，rr0rr0 Drr0 DEE0EE0，rr0rr0E EI II I) )R R( (R RI II IE Er rR RI II IR RI IR RI Ir rR RI Ir rI IR RI IE ER RI Ir rI IR RI IE E律律时时，由由闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定R R2 2. .考考虑虑电电流流表表的的内内阻阻I II I) )R R( (R RI II I，E EI II IR RI IR RI Ir rr rI IR RI IE Er rI IR RI IE E律律时时，由由闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定表表的的内内阻阻R R解解析析：1 1. .不不考考虑虑电电流流1 12 22 21 12 21 10 0A A1 12 22 21 11 11