第八章第三单元 第课时2

第三单元实验与探究第5课时实验：测定电源的电动势和内阻选修3-1第八章电路基础回顾1．实验目的(1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内电阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律．(2)掌握用图象法求电源电动势和内阻的方法．2．实验原理本实验的依据是闭合电路的欧姆定律，实验电路如右图(甲)所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出2组U、I值，由U＝E－Ir可得、r＝.以上方法误差较大．为了减小误差，实验中至少测出6组U、I，且变化范围要大些，然后在U­I图中描点画直线，所得直线跟纵轴的交点即为电动势E值，图线斜率的绝对值即为电源内阻r的值(如右图(乙)所示)．3．实验器材被测干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线若干．4．实验步骤(1)电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图连接电路．(2)把滑动变阻器的滑片滑到使其接入电路的阻值最大的一端．闭合S，调节滑动变阻器，使两电表有较合适的示数，记录一组数据(I，U)；再用同样方法测量几组(I，U)数据．(3)断开开关，整理好器材．(4)处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电源的电动势和内阻．5．注意事项(1)为了使电池的两端电压变化明显，电池的内阻应选大些的(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严重极化，使得E和r明显变化．(3)测出不少于6组(I，U)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(I，U)数据中，第1组和第4组为一组，第2组和第5组为一组，第3组和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均．(4)在画U­I图线时，要使尽可能多点落在这条直线上，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．要点深化1．U­I图线(1)U­I图线的理解U­I图线是根据实验数据画出的图线，由图线看出：电压随电流的增大而减小．原因是当滑动变阻器的电阻R变小时，电路的电流I就增大，电源的内电压U内＝Ir就增大，由电源的外电压U外(即电压表的示数)＝E－U内，知外电压减小．(2)U­I图线坐标平移的理解干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如下左图所示的状况，使下部大面积空间得不到利用．为此，可使纵坐标不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，如下右图所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势．计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝tanα＝计算出电池的内阻r.2．两种测量电路误差分析的几种方法在电源电动势和内阻测量中，到底选择上图(甲)来实验还是选择上图(乙)来实验的误差较小？第一种实验电路(课本上的测量电路)如图(甲)所示．U＝E－Ir中的I是通过电源的电流，由于电压表分流IV，使电流表示数I测小于电池的输出电流I真．因为，I真＝I测＋IV，而IV＝，U越大，IV越大，U趋于零时，IV也趋于零．所以，它们的关系可用右图(a)表示，测量图线为AB，真实图线为A′B.由图线可以看出r和E的测量值都小于真实值，即r测<r真，E测<E真．由于触我们悼选择特的电抵压表衰的内间阻远坊大于顿电流平表加宵上滑震阻的芬电阻罩，故算选择赢图(液甲)独的电色路进竭行实芝验误维差较望小．第二盘种实梦验电乔路如值图(亦乙)谦所示底．由伙于电林流表兔的分慢压作料用，佣所以U真＝U测＋UA＝U测＋IRA，RA为电桑流表掠的内巴阻．卸这样做在U­I图线腾上对现应每呜一个I应加某上一酬个正遮值ΔU＝I·RA，由糟于RA很小谨，所披以在I很小招时，眼ΔU趋于族零，I增大缸，ΔU也增织大，伤理论判值与奇测量宅值的呀差异槽如右呜图(帖b)证所示挡．由庆图可狮知：E测＝E真，r测>r真(内骗阻测界量误须差非阵常大存)．由于赛我们资选择知的电畜流表臂的内司阻略暂小于誉滑动近变阻议器的乡丰阻值蚂，这输样造静成其毯阻值幅与并江联电乓路的扫电阻看很接榴近，炮故本破实验哨误差膀较大帅，通财常不坑要选认择图易乙的召电路览进行生实验犹．电流贴表内海接实撕验电剥路产菠生的自相对抵误差驱也可恒以根哨据等肯效电诵源的刚方法装进行停定量吉计算眠，电杆流表博看成里内电蛙路的奶一部放分．逐如右链图虚拒线框地所示定，内检阻的裹测量羡值，栗即等慈效电破源的泰内阻出为电越源内呆阻和血电流注表内逆阻之鸭和r测＝r真＋RA>r真，相省对误丹差为乘.岔因为RA与r真接近负甚至拳大于r真．所以帅，相狮对误吉差很鬼大，况远远角超出倍实验篇误差佩允许米范围怜，内合阻的差测量值已没才有意关义．往当然坛，对辰于低秀压电接源而爆内阻胃值几刮千欧挠的电海池(疑比如厅水果恢电池江)而扶言，印其相方对误字差则吧较小如，这为时却虫要选沙择此市实验反电路锣了．3．宾几种婚测量甚电源柏电动蹄势和场内阻镰的新场方法(1量)利杨用电压阻箱易和电赞流表奸测定效电源就的电则动势身E和迫内阻r电路狗图如鲁图所交示．腰原理禁：改越变电趋阻箱药的阻父值，棚记录R与I.为了炸准确汁可多嘴测几赴组数享据，伙求平兴均值侧，也抓可以蒜用图刚象处叨理，扩误差冰为E测＝E，r测>r.(2磁)利鬼用电豪阻箱薄和电眼压表疮测定乡丰电源叼的电备动势焰E和椒内阻r电路秋图如静图所特示．原理铲：改粉变电谨阻箱锁阻值冻，记叉录R与U.为了柄准确功可多绣测几旺组数贩据，床求平驻均值款，也播可以烟用图则象处劫理，街误差侧为E测<E，r测<r.题型验一偿实蔽验原缩慧理、默数据吵处理真及误蹲差分稀析(1螺)如阻图甲赶是“测定肚一节诉干电议池的扶电动吉势和晓内阻”的实踩验电聚路，捉如果省采用涌新电孙池进扁行实太验时寒会发送现，绒当滑侧动变著阻器剩在阻正值较乏大的胁范围服内调较节时秘，电叔压表康的示械数变疮化很色小，桌这残是因宅为_盼__搜__铃__秤__杏__胆，从枕而影访响测准量值烟的精赛确性蚀．(2台)为薄了较桂精确昆地测错量，森可采订用如仍图乙睛的实剥验电露路，偿在电房诚源处论串联矮一个闪定值阴电阻R0，除墓了解疼决以秒上的欧问题狐，还经对_接__蒜__市__侄_和集__塌__协__某__效具有电保护臂作用没．(3挑)根马据图皂乙用冶笔画昌线代恶替导劲线在我图丙惹中完耕成实样物连鲁接图护．(4网)实控验中芬，改势变滑苦动变号阻器芳的阻宣值，筒测出屿当电趋流表跪读数透为I1时，壤电压旗表读珠数为U1；当蝇电流那表读永数为I2时，趣电压客表读车数为U2.则臣新电平池的析电动海势E傅＝_冈__险__朱__冈_，描内阻r＝_奇__员__糊__飘__牌_.削(用I1、I2、U1、U2和R0表示盼)解析：在测常定电杰源电供动势鱼和内绍阻的追实验鹿中，损滑动妈变阻性器起鸟限流起作用黑，其恨总阻坛值不仅能太劳小．魂因为沾一旦封太小岔，电粮路电置流过绞大，耳就会迁烧坏不电池忽及电资流表毁．这纵是要稻特别悲注意坚的．裙而串鹿入的帝保护诉电阻悬若串块联在担电源顷处，甘则可墙等效辰于增沸大了鼓电源奴的内挣阻，趁即(r＋R0)．锈这样溪在有悠两组挂数据吗时，胖根据东闭合华电路芳的欧史姆定凡律列修式有蹄：E＝U1＋I1(r＋R0)①，E＝U2＋I2(r＋R0)②.两献式联朋立就术能求锋出电湖源的命电动谣势和桶内阻析．答案：(1初)新逮电池唉的内每阻很煌小，龙内电译路的蹦电压跌变化照很小孩，路宴端电怨压也冷就变否化很评小(2拖)电峡池顾电流疏表(3秩)如统图所委示：题型快训练1．柴在“用电腊流表毙和电途压表侧测电浙池的旬电动桐势和这内电酿阻”的实备验中莲，提索供的孕器材蜡有：A．炸一节独干电固池EB．催电流枣表A昨(量宇程0哥.6翁A棚)C．火电压斤表V添(量价程3忧V屯)D．杏滑动然变阻毙器R1(最献大阻过值2乎0勾Ω，鸣允许桶最大橡电流告1肆A)E．糊滑动枝变阻颗器R2(最貌大阻梳值3国00持Ω头，允放许最盆大电载流0闷.5渔A绞)F．灿电键备S，毛导线长若干(1捉)①图按如翁图(妙a)齿所示掘电路回测量怖干电六池的步电动吩势和鸦内阻茧，滑跑动变捏阻器皂应选哄__疗__陪__天__撒(填忘写器帜材代狗号)匪．②为使盈测量楼尽可倘能精颈确，读用笔熔画线睛代替盾导线欧将如薯图(页b)拍所示检的实冈物图曾连接焰成实贸验电释路(屈已连增接了哭部分首线)乱，要申求变彼阻器裙的滑胶动触舌头滑极至最币右端饿时，忽其使抹用电隶阻值搜最大营．(2窄)实梁验步抬骤：①按狠实验胞要求惩连接腹好电螺路．拍闭合野电键妥前把兴变阻订器的娃滑动察触头菊滑至粒一端武，使将接入用电路蹲的阻捎值最瓶大．②闭合夏电键捕，调感节滑输动变牵阻器熄，使慎__忙__址__公__测的指肌针有辉明显格偏转驻，读讨取_呈__宣__顿__凉_和著__看__喂__内__矛的示斗数．厦用同君样方仔法测骨量多涌组数崇据．③断开稻电键荒，整哑理好奴器材敌．④数据铃处理警．(3升)将爆实验苦测得振的数陶据标势在如磨图(傅c)消所示敏的坐财标图字中，搅请作循出U—I图线灿，由咽此求妈得待忆测电血池的臂电动打势E＝_薄__欺__丢__瓜_垦V，矿内电煤阻r＝_券__愤__昨__检_柿Ω.堵(结崭果保勉留三壶位有种效数由字)股．1．答案：(1寇)①R1②如左凶下图颠所示(2凉)②电流慨表篮电流嫁表炮电压嘴表(3素)如躬右下溉图所金示．E＝讽1.坟50侵V举，r＝1摄.8寸8桌Ω.坟[E：1涌.4紧7～葱1.生50键(利V)r：1酒.8该0～侧1.烤88戏Ω范均算孟对]题型项二舍几脂种测剧量电仇源电室动势尾和内育阻的套新方驶法某实鬼验小朽组要灰测量梅一节转干电辣池的邻电动埋势和害内阻贪，实舅验室蝴提供罗的实右验器穗材如坐下：A．哈待测逮的干聪电池淡E(梨电动杂势约辫为1疤.5饰V关，内逐电阻福约为盟2思Ω)B．揭电压振表V1(0惰～2进V坊，内埋阻RV1＝4众00爪0元Ω)C．锹电压倾表V2(0俭～2贼V喜，内壤阻RV2约为度35起00狱Ω惑)D．筒电流扔表A乘(0紫～3阀A脸，内末阻0略.1虏Ω邻)E．饥滑动纱变阻新器R2(0闲～2服00变Ω点，允率许最筐大电门流1沾A伶)F．亮开关给S1和S2，导址线若宾干该小收组根捷据以罪上实粱验器奏材设片计了绩如右额图所布示的妖电路狐来测宫量电擦源的盏电动潮势和海内阻辩．(1昂)请嘉你根条据实窃验电骆路补慨充完小整主捐要的另实验盈步骤袜：a．绒闭合般开关惊__逆__奸__键和_液__杆__摄_，宫记下匙V1的读屑数U1；b．趴闭合盆开关骨__架__率__风，断摘开开锈关_呆__咸__解_，绸记下病V1的读往数U1′和V2的读可数U2.(2马)请锄你根员据以脉上步彩骤记宇录的言物理惭量和颜已知东的物丝式理量尸写出缓该干保电池温的电江动势词和内咱阻的建表达努式E＝_教__向_；r＝_摄__抗__解析：闭合肿开关荣S1和S2，电隙压表另V2被短尿路，病根据柔闭合浓电路爷的欧煮姆定垂律有悉：闭合绿开关筋S1，断昨开开藏关S2，V1