4-2测电源电动势内电阻

1、4-2测电源电动势内电阻4-2测电源电动势内电阻1、伏安法：E=U+Ir2、I-R(电流表)法：3、U-R(电压表)法：一、实验原理AvvA用U-I图像分析 U=E-Ir1、伏安法：E=U+Ir2、I-R(电流表)法：3、U-R(1、电路选择及误差分析AVS甲RAVS乙R甲图：乙图：实验时采用甲图所示电路误差较小误差来源于电压表的分流作用误差来源于电流表的分压作用二、伏安法电路和器材的选择2、仪器选择：安培表：0-0.6A伏特表:0-3V滑动变阻器:选用阻值较小的,最大阻值10-201、电路选择及误差分析AVS甲RAVS乙R甲图：乙图：实验时1：按原理图连接实物图三、实验步骤AVS甲R2、把变

2、阻器的滑片移到一端使电阻值最大3、闭合电键,调节变阻器,使电流表的读数有明显示数,记录一组电流表和电压表 的示数,用同样的方法测量并记录几组 U,I值4、断开电键,整理好器材1：按原理图连接实物图三、实验步骤AVS甲R2、把变阻器的滑方法一：公式法改变R的阻值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值. 四、数据处理方法二：图象法 在坐标纸上以轴为横坐标，为纵坐标，用测出几组的，值画出图像 所得直线跟纵轴的交点表示断路状态； R=，I=O，U内=0，U外=E。 即纵轴上的截距表示电源的电动势E。OI/AU/V.E.方法一：公式法改变R的

3、阻值，从电流表和电压表中读取两组I、U在横轴上的截距表示电源的短路电流状态；图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害如果直线与横轴没有交点或纵轴的起点不是零。01.51.00.80.40.60.21.11.21.31.4UI不考虑在横轴上的截距表示电源的短路电流状态；图象斜率的绝对值表五、注意事项（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处（2）使用内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化（3）要测出不小于6组、数据，且变化范围要大一些（4）画图线时，应使图线通过仅可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直

4、线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。（5）画U-I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r.五、注意事项（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最六、误差分析 (1)根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路有两种如图甲、乙所示，图甲考虑电压表的分流作用，大致画出U-I真实图线 甲图中电压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的.E测E真，r测r真，为了减小这个误差，电阻R的

5、取值应小一些，所用电压表的内阻应大一些.UIU1IAI实短路时， I测=I真； 一般情况， I测r真，为了减小这个误差，电阻R的取值应大一些，所用电流表的内阻应小一些.A测量值与真实值对比乙图中测量的结果是E测=E真，r测r真，伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：vA1.安培表内接在并联电路之内的电路: 解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：UIE测UIA式中的U是路端电压,I 应是通过电源的电流， I实= IA + IV = (IA +U/RV)可见U越大，差值(I实- IA )就越大，短路时U=0时，差值(I实- IA )也为0，实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大E真I实 E测

6、E真 r测 r真 该电路适用于滑动变阻器阻值很大(电源内阻很大)的情况. 若将电流表的内阻并入电池中，则U路和 I的测量值就都准确了,E的测量值就准确了,测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。 U路= E- I (RA +r) = E- I r 伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较2：A V 2.安培 例1、某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1，电压表(0-3V,3k),电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用 (选填R1或R2).(2)在乙图中用笔

7、画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻r= .1.50 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA图甲图乙R11.50图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 0.85 例1、某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知没有电压表，但只有一个电流表和两个定值电阻 现有器材：量程为10 mA，内阻约为30 40 的电流表一个，定值电阻R1 = 150 ，定值电阻R2 = 100 ，单刀双掷开关S ，导线若干。如何利用这

8、些器材测量一个电池（电动势约1.5V）的电动势和内阻？在下面方框内画出实验电路用已知量和直接测得的量表示待测电动势表达式为E = ；电源的内阻是 r= 。K2R1R2K1AI-R法：E测=E真，r测r真，没有电压表，但只有一个电流表和两个定值电阻 现有器材： 例2.（8分）现有器材：量程为10.0mA、内阻约3040的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100 ，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为= ，式中各直接测得量的意义是： .R1 R2R1 R2

9、例2.（8分）现有器材：量程为10.0mA、内阻约304（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。 （2） I1是外电阻为R1时的电流， I2是外电阻为R1和R2串联时的电流.测量原理：mAR1mAR2R1E=I1（R1+ Rg+ r） E=I2（ R1+ R2+ Rg+ r） 联立 解得注意：若只用R2接在电路中，则电流将超过电流表的量程，所以用 R1和R2串联接入电路。 解答：（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电 利用一只电压表和一可变电阻来测定电池的电动势和内阻。画出实验原理图和实物连接图，列出实验的步骤和算式。RV K E 得：a.调节变阻

10、器为R1值，使电压表示数为V1值，分别记下测量值。再调节变阻器为R2值，使电压表示数为V2 ，记下测量值。 b.根据电动势和内、外电路电压的关系，有：U-R法：K2R1VR2K1没有电流表，但只有一个电压表和两个定值电阻 利用一只电压表和一可变电阻来测定电池的电动势和内阻。画出实例3、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V1（量程3V，内阻1k）,电压表V2（量程15V,内阻2k）,电阻箱（09999）,电键,导线若干。某同学用量程为15V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110，读得电压表的读数为U

11、1（2）将电阻箱R阻值调到R220，读得电压表的读数为U2，由方程组U1EU1r/R1、U2EU2/R2 解出E、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？。vRE、rS解: 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IU/R 计算出电流的值，然后作出UI图线，得到E、r例3、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探 讨：没有电流表，但有两个电压表和一个电阻箱没有电流表，但只有一个电压表和一个电阻箱没有电压表，但只有两个电流表和一个电阻箱没有电压表，但只有一个电流表和一个电阻箱总结：电阻的测量方法：伏安法、半偏法、替代法扩展：电阻测

12、量（定值电阻、电压表内阻、电流表内阻、欧姆表的中值电阻等）需要注意的几点：1、电学量测量的基本方法和基本电路。2、电压表也是电流表，电流表也是电压表；多用表是三用表。3、对于理想电表一表一用，即电流表只能测量电流且串联在电路中，电压表只能测电压且只能并联在电路中。但对非理想电表可一表三用，即可当电阻、电压表、电流表使用。4、一个已知电阻，可用作降压与限流，即用来保护电路；还可以与电流表或电压表连接用来扩大量程；另外还可以起电流和电压的转换作用。探 讨：没有电流表，但有两个电压表和一个电阻箱需要注意的几1、图中R为已知电阻， Rx为待测电阻，S1为单刀单掷开关， S2为单刀双掷开关，V为电压表（

13、内阻极大），E为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势及电阻Rx.（1）写出操作步骤： （2）由R及测得的量,可测得E ，Rx = .S2S1RxRVabE画出电路图如图示：E rVRRxabS1S2解：S1断开，S2接到a ，记下电压表的读数U1；电压表内阻极大，所以E=U1 S2仍接到a 端,闭合S1,记下电压表的读数U2,如图a示 S1仍闭合,S2接到b端,记下电压表的读数U3.如图b示U1E rVRRxabS1S2U2E rVRRx图aRRxE rVU3图b1、图中R为已知电阻， Rx为待测电阻，S1为单刀单掷开关， 2、已知太阳能电池组的电动势约为8V，短路电流约为4mA，

14、为了精确测出它的电动势和内阻，除导线和开关外，可供选择的仪器有：A. 电流表, 量程5mA，内阻约10B. 电流表, 量程20mA，内阻约40C. 电压表, 量程5.0V，内阻约5kD. 电压表, 量程15V，内阻约15kE. 滑动变阻器电阻4 k F. 滑动变阻器电阻40 k 为使实验尽可能方便、准确 ，应选用上述仪器中的 .（用所给器材的代号填写）. (2) 在虚线框内画出电路图.(3)该电路测得的电源电动势和真实值相比较 。测得的内电阻和真实值相比较 。(填偏大、偏小或相等)A C EA V 相等偏大 2、已知太阳能电池组的电动势约为8V，短路电流约为4mA， 3、如图是测量电源内电阻的

15、电路，下列关于误差的说法，正确的是 ( )A .由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；B. 由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；C. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；D. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值； vA解： E = U + Ir ， I=(IA +U/RV) ，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U1 ，测得的电流IA小于总电流I1，U越大，I A跟I1相差越大， 画出的图线应为虚线所示：UIU1IAI1所以内电阻的测量值小于真实值。C 3、如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的4、某同学在实验室先后完成下面

16、二个实验：测定一节干电池的电动势和内电阻；描绘小灯泡的伏安特性曲线(1)用实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线, 实验所测干电池的电动势为 V,内电阻为 .00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Va1.500.75(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取 E总阻值15，最大允许电流2A的滑动变阻器F总阻值200，最大允许电流2A的滑动变阻器G总阻值1000，最大允许电流1A的滑动变阻器CESVARL

17、E rVAE rSVAE rSVARLE rSABCD4、某同学在实验室先后完成下面二个实验：00.5 1.0(3)将实验中得到的数据在实验中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验中的电池与实验中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 ，若将两节与实验中相同的干电池串联后与该小 灯泡组成闭合回路，则此时小灯泡的电压为 ，实际功率为 . 00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Vab解：P1=0.601.20=0.72W 0.720.02W画出这时的U-I图线如图c示c0.850.88VP2=0.881.40=1.23W1

18、.21.3W题目上页(3)将实验中得到的数据在实验中同一U-I坐标系内描点作5.测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5）。器材：量程3V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=4，滑线变阻器R，电键K，导线若干。 画出实验电路原理图（图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出） （用I1，I2，U1，U2及R表示）E= ，r= 。实验电路原理图如右图示。VABKRR实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出 5.测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.R0E rRSv(1)实验

19、室备有的定值电阻R0有以下几种规格:A.10 , 2.5W B. 100 , 1.0W C.200 ,1.0W D. 2000, 5.0W本实验应选哪一种规格? 答: ( ) 6、现有一种特殊的电池,它的电动势为E,约为9V,内阻约为50,已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,阻值范围0-9999 ,R0是定值电阻,起保护电路的作用C(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电压表的示数U,再改变电阻箱的阻值,取得多组数据,作出了如图(b)

20、所示的图线,(已知该直线的截距为0.1V-1 ),则根据该同学所作出的图线,可求得电池的电动势E为 V,内阻r为 .10V4.61/(R0+R )/10-2-11/U / V-106120.20.40.10.30.60.50.742810解:由闭合电路欧姆定律得图线的截距为1/EE=10V，图线的斜率为r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6r=4.6 R0E rRSv(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规7.某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如下图所示的R1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E V，r 。ARE rS103.01.02.0202468R/解： E=I(R+r）在R1/I图线中，斜率等于电动势的数值， E=(10+0.9)/3.8=2.9V截距的绝对值等于