实验测定电源的电动势和内阻

实验测定电源的电动势和内阻第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期二一、实验目的1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律．2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法．第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期二第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期二第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期二三、实验器材

电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔．四、实验步骤1．电流表用0．6A量程，电压表用3V量程，按上图所示连接好电路．2．把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端．3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(U1，I1)．用同样方法测量几组I、U值．填入表格中．4．断开开关，拆除电路，整理好器材．第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期二五、数据处理

本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法．第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期二法一取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期二第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期二六、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)．2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化．第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期二3．测出不少于6组I和U的数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的U、I数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均．4．在画U－I图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差．第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期二第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期二七、误差分析1．由读数和电表线性不良引起误差．2．用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差．第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期二3．本实验采用图所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真．因为I真＝I测＋IV，而IV＝U/RV，U越大， IV越大，U趋近于零时IV也趋近于零．所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小．修正后的图线如右图所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测＜r真、E测＜E真．第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期二4．若采用如下左图所示电路，电流是准确的，当I很小时，电流表的分压很小，但随电压的增大，电流I增大，电流表的分压作用也逐渐增大．此种情况的U－I图线如右图所示，所以E测＝E真、r测＞r真．第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期二八、实验改进

由于在测量电路中，电压表的分流作用和电流表的分压作用，给实验带来了系统误差，以下为两种有针对性的改进措施．1．实验时可以引入辅助电源，如图所示，E′为辅助电源，利用当辅助回路和测量回路的电流相等时灵敏电流计G中无电流这一特点，在测量电路中没有电流表的情况下，仍能测得其回路中的电流，从而消除由于电流表的内阻带来的误差．第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期二2．在实验中由于电压表的分流，从而使电流表的示数小于流过电源的电流，而给测量带来误差．可以将电压表的内阻测出，进而求出电压表的分流IV，那么通过电源的电流就为IE＝IA＋IV，就可以消除由于电压表的分流而带来的误差．第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期二

某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理如图(a)．实验原理和实验误差

第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路．请完成余下电路的连接．第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(2)请完成下列主要实验步骤：A．检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是________．B．将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1．49V．C．将开关S2________，电压表的示数是1．16V；断开开关S1．20Ω闭合第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(3)使用测得的数据，计算出于电池的内阻是________(计算结果保留两位有效数字)．(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏________(填“大”或“小”)．0.69Ω小第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期二

实验数据的处理

第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期二800.004441.50V第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期二

某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以精确测定电源的电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组(电动势约3V)、电压表(量程3V，内阻约几千欧)、电阻箱(0～9999．99Ω)、滑动变阻器(0～10Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干．

实验创新设计

第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(1)为精确测得电源的电动势和内阻，该同学想先测得电压表的内阻，按如图所示的电路连线，通过控制开关状态来实现，则开关S2应打在________(a端还是b端)，开关S1应________(闭合还是断开)；(2)简要写出利用上图所示电路测量电压表内阻的实验步骤；b断开为保证电路安全，先将滑动变阻器滑片滑至c端；然后将S2打在b端，S1断开；先将电阻箱阻值置于零，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，此时电阻箱的数值即是电压表的内阻．第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(3)简要写出利用上图所示电路测量电源的电动势和内阻的实验步骤；将开关S2打在a上，滑动变阻器滑片滑至d端，接通开关S1；电路中电压表和电阻箱并联，改变电阻箱的阻值，电压表的示数会相应发生变化；

电阻箱的电阻约几千欧，远大于电源的内阻，当电阻箱的电阻变化时，电压表的示数几乎不变，或变化很小，从电压表上很难读出来，所以不宜用U－I/R的图象来求解电源的电动势和内阻＞第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期二1．在测电源电动势和内阻实验中，下列说法正确的是(

)A．用新电池较好 B．用旧电池好C．新、旧电池一样

D．以上说法都不对B第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期二2．(2013·浙江理综)采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”(1)除了选用照片中的部分器材外，________(填选项)；A．还需要电压表

B．还需要电流表C．还需要学生电源

D．不再需要其他器材A第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(2)测量所得数据如下：123456R/Ω1．21．00．80．60．40．2I/A0．600．700．800．891．001．20U/V0．900．780．740．670．620．43用作图法求得电池的内阻r＝________；(3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA＝________．0．75Ω0．22Ω第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期二3．(2014·安徽蚌埠质检)听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池，他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻．实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下表格中．第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期二外电阻R/Ω电流I/mA电流倒数

/mA－190000．050219．9280000．052818．9460000．059416．8450000．063315．8040000．068014．71第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(1)利用图象法处理数据可以减小实验误差．在讨论作图方案时，甲同学认为应作R－I图，而乙同学认为应该作R－1/I图，你认为哪个同学的想法更科学？________(填“甲”或“乙”)，其简单理由是________．(2)按照(1)中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象．(3)利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为________V，内阻为________

Ω．乙画出的R－I(1)图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻0.75～1.29000～11000105-5-101051520第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期二4．为了测定一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近1．5V且几乎不变，直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出现上述情况的原因是__________________________________．改进方法是__________________________．改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出如图乙所示的图象，由图象可知，这个电池的电动势为E＝________V，内阻r＝________Ω．滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短选择阻值更小的滑动变阻器1．482．4第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期二5．(2013·新课标全国Ⅰ，23)某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：多用电表；电压表：量程5V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5kΩ；导线若干．回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔__________，调零点．(2)将图甲中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．短接1第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V．(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12．0kΩ和4．00V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ．15．03．6012．0第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期二(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ．9．0015．0第三十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期二6．(2012·重庆理综)某