2.7实验测量电源的电动势和内阻课件高二上学期物理教科版

第一章静电场2.7实验：测量电源的电动势和内阻教科版（2019）高中物理必修第三册目录1234新课导入学习目标新课讲解经典例题5课堂练习6课堂小结

电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，我们该如何测量？有哪些测量方法呢？课堂导入实验思路（1）

Ｕ：路端电压;

Ｉ：通过电源的电流;

E：待测电动势；r:待测内阻；（2）只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r闭合电路的欧姆定律：E=U1+I1rE=U2+I2r1.基本原理AVSE,r···电流表外接法AVSE,r···电流表内接法2.电路设计电流表电压表滑动变阻器开关、导线及坐标纸、铅笔(选择量程接近电源电动势)选用阻值较小的,最大阻值10

~20Ω

被测电池（干电池）3.实验器材器材准备：被测电源(如干电池、水果电池等)、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线。AVSR电流表外接法4.实物图连接2.把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端；3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，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I和U的值；4.断开开关，整理好器材；1.确定电流表、电压表的量程，按原理图连接电路；5.实验步骤6.数据分析1.公式法(1)改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组I和U的值，利用U、I值多求几组E和r的值，算出它们的平均值＝______________，＝______________

(2)该方法计算量大，且误差较大的数据无法排除。AVSR电流表外接法E=U2+I2rE=U1+I1r(1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点．(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧．(3)如图所示：2.图像法为减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些，然后在坐标系中作U­I图象，由图线纵截距和斜率找出E、r（r）=△U△II短EU轴截距等于电动势E在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U、I值画出U-I图象。r是直线的斜率的绝对值短路电流纵坐标可以不从0开始EIr=短7.注意事项(1)电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池．电压表量程在大于1.5V的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为0～3V的电压表．对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5A，故电流表的量程选0～0.6A的．（2）电路的选择：伏安法测电源电动势和内阻有两种接法，由于电流表内阻与干电池内阻接近，所以电流表应采用内接法，即一般选择误差较小的甲电路图．甲乙（3）开关闭合前，滑动变阻器接入电路的阻值应调至最大。改变滑动变阻器的阻值时，切勿使电路短路，以免损坏仪器。（4）电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A．因此，实验中不要将I调得过大，读电表示数要快，每次读完后应立即断电．（5）画U--I图线时，坐标轴的单位选择要恰当，使作出的图线基本充满整个区域为宜，不能使图线位于某一角上；（6）使用U--I图线计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻r。8.误差分析（1）电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。（2）电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。1.误差来源：电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。U-I图像修正如图所示。UIO测量值真实值电流表外接法AVSE,r···2.

E测<E真

r测<r真适用情况①内阻r很小(干电池)②滑动变阻器R阻值要小（3）说明：方法一：U-I图像修正法①8.误差分析方法一：U-I图像修正法②1.误差来源：电流表表分压。通过电源的电流越大，电流表分压越多。U-I图像修正如图。2.AVSE,r···电流表内接法

E测=E真

r测>r真UIO测量值真实值适用情况①内阻r很大(水果电池)②滑动变阻器R阻值要大（1）电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小（2）电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误差。（3）说明：不考虑电表影响考虑电表影响r

测

=r+RA>r

E测=E解得解得AVSE,r···8.误差分析方法二：计算法8.误差分析方法三：等效电源法r

测

<rE测

<E把电源和电压表看成一个整体，这样测得的就是这个整体的路端电压和通过这个整体的电流，计算出的就是这个整体的电动势和这个整体的内电阻。这个整体的电动势相当于开路时电压表所分得的电压，整体的电阻相当于电源和电压表并联的阻值。即：电流表外接法AVSE,r···典例分析【参考答案】B【例1】如图甲所示为测量一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图，根据测得的数据作出了如图乙所示的U-I图线，以下实验结论正确的是（）A．电池内阻的测量值为3.50ΩB．电池电动势为1.40VC．外电路发生短路时的电流为0.40AD．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数典例分析【例2】(多选)在测电源电动势和内阻的实验中（  ）A．图（2）所示电路内阻测量比图（1）准确B．图（1）所示电路电动势测量准确C．图（2）所示电路，电动势测量准确D．图（1）所示电路，内阻测量值比真实值偏小【参考答案】CD典例分析【例3】某同学利用一只电流表和一个电阻箱测定电源的电动势和内电阻，使用的器材还有开关一个、导线若干，实验原理如图甲所示。（1）在图乙的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成其余电路的连接。()典例分析【例3】（2）调节电阻箱，示数如图丙所示，读得电阻值是______Ω。（3）接通开关，多次改变电阻箱的阻值R，同时读出对应的电流表的示数I，并作记录，画出

关系图线，如图丁所示。则图线斜率的物理意义是____________；若电流表内阻RA=0.2Ω,由图线求得电源的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。【参考答案】2.3

电源电动势

1.4

0.5课堂练习1.如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与干路电流的关系图像，曲线C为某热敏电阻R两端的电压与电流的关系图像，则（

）A.

电源a的电动势较小

B.

电源b的内阻较大C.

R接到a电源上，电源输出功率较小

D.

R接到b电源上，电源输出功率较小课堂练习解析：AB．由闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知，图象与U轴的交点表示电动势，则a的电动势较大，图象的斜率表示内阻，则b电源的内阻r较小。AB不符合题意。CD．当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U-I图线与电源的U-I图线的交点表示电阻的工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，电源的输出功率P=UI，由图看出，R接到a电源上，电压与电流的乘积较大，电源的输出功率较大，R接到b电源上，电源输出功率较小，C不符合题意D符合题意。答案：D课堂练习2.如图所示，甲图中直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图像。用此电源与电阻R连接成如图乙所示闭合电路。根据甲图中的直线Ⅰ，求出电源的电动势和内阻分别是（

）A.

3V，0.5Ω

B.

3V，1Ω

C.

2V，1Ω

D.

2V，0.5Ω课堂练习解析：根据甲图中的直线Ⅰ，可知电源的电动势E=3V内阻是故答案为：A。答