学生实验测量电源的电动势和内阻参考

学生实验测量电源的电动势和内阻参考课件第1页，共32页。第2页，共32页。第3页，共32页。第4页，共32页。一、实验目的

(1)知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。

(2)学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。

(3)尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法。第5页，共32页。二、实验原理1．实验电路如图2－5－1所示测电源电动势和内电阻原理图图2－5－1第6页，共32页。第7页，共32页。三、实验器材待测电池一节，电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。四、实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，按图2－5－1所示电路把器材连接好，如图2－5－2所示。图2－5－2第8页，共32页。(2)把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。

(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。并填入下表：实验序号123456I/AU外/V(4)断开开关，整理好器材。第9页，共32页。第10页，共32页。图2－5－3第11页，共32页。六、注意事项

(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表。

(2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时引起内阻r的明显变化。第12页，共32页。第13页，共32页。图2－5－4(4)合理地选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差。第14页，共32页。七、误差分析1．偶然误差产生原因减小方法偶然误差电压表、电流表的读数电压表、电流表指针偏角适当大些描点时不准确，画U－I图像时不规范多测几组数据，不在直线上的点，大致均匀分布在直线两侧。个别偏离直线较远的点不予考虑第15页，共32页。2．系统误差

(1)误差分析：若把图2－5－5中的R和电流表看成外电路，则电压表可看成内电路的一部分，故实测出的是电池和电压表这个整体等效的r和E。电压表和电池并联，故等效内阻r小于电池内阻r真。r测＜r真，外电路断开时，ab两点间电压Uab即等效电动势E，此时电压表构成回路，故Uab＜E真，即E测＜E真。

(2)减小误差的方法：选用内阻较大的电压表，以减小电压表的分流。图2－5－5第16页，共32页。八、它案设计

(1)E＝U＋Ir可以写成E＝IR＋Ir，如果能得到I、R的两组数据(图2－5－6)，也可以得到关于E和r的两个方程，于是能够从中解出E和r。这样，用电流表、电阻箱也可以测定电源的电动势和内阻。图2－5－6第17页，共32页。图2－5－7第18页，共32页。第19页，共32页。[例1]测量电源的电动势及内阻的实验电路如图2－5－8甲所示。图乙中给出的器材有：待测的电源(电动势约为4V，内阻约为2Ω)，电压表(内阻很大，有5V、15V两个量程)，电流表(内阻不计，有0.1A、1A两个量程)，滑动变阻器(阻值范围0～10Ω)，开关，另有导线若干。试按照图甲中的电路在图乙中画出连线，将器材连接成实验电路(要求正确选择电表量程，以保证仪器的安全并使测量有尽可能高的精确度)。第20页，共32页。图2－5－8第21页，共32页。[答案]见解析第22页，共32页。[例2]在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1kΩ和0.1Ω，图2－5－9中为实验原理图及所需器件图。

(1)在图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路。图2－5－9第23页，共32页。(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图2－5－10中画出U－I图像，图2－5－10第24页，共32页。根据图像读出电池的电动势E＝______V，求出电池内阻r＝______Ω。I(A)0.120.200.310.320.500.570U(V)1.371.321.241.181.101.05(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，用公式E＝U＋Ir列方程求E和r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用第________组和第________组的数据，求得E和r误差最大。第25页，共32页。[解析]

(1)按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示。第26页，共32页。(3)由图线可以看出第4组数据点偏离直线最远，若取第3组和第4组数据列方程组求E和r，相当于过图中3和4两点作一直线求E和r，而此直线与所画的直线偏离最大，所以选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大。[答案]

(1)见解析(2)1.46

0.71

(3)3

4第27页，共32页。[例3]

(2011·四川高考)为测量一电源的电动势及内阻(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表A．量程为1V、内阻大约为1kΩ的电压表B．量程为2V、内阻大约为2kΩ的电压表C．量程为3V、内阻为3kΩ的电压表第28页，共32页。第29页，共32页。(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读