测定电源的电动势和内电阻

1、.,测定电源的 电动势和内电阻,庞留根 吕叔湘中学 2007年7月 Email: dyszplg,.,实验原理 实验步骤 注意事项 2007年理综宁夏卷22(2) 2007年高考江苏卷9 07年上海虹口区教学质量检测三14 07年1月广东省汕尾市调研测试12 07届广东惠州市第二次调研考试12（2） 伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较 07年1月山东潍坊市期末统考12 江苏省如东高级中学07年2月期末试卷13 2007年理综四川卷22(2) 广东茂名市2007年第一次模考12 07年苏锡常镇四市一模13 07年广东普宁市华侨中学三模卷14,测定电源的电动势和内电阻,.,实验原理:,

2、实验目的: 测定电池的电动势和内电阻。,如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。,此外，还可以用作图法来处理数据。,即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)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内电阻r的值.,实验器材:,待测电池，电压表( 0-3V ), 电流表（0-0.6A）， 滑动变阻器（10）， 电键，导线。,.,实验步骤:,1电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。,2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。,3闭合电键，

3、调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。,4打开电键，整理好器材。,5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。,.,注意事项:,1为了使电池的路端电压变化明显，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。,2干电池在大电流放电时，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，读电表要快，每次读完立即断电。,3要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6

4、为一组，分别解出E、r值再平均。,4在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。,.,5干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画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值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。,.,2007年理综宁夏卷22(2),设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内，要求在

5、图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。 为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的 倍，电阻箱的阻值应为 。,2,998.3,.,2007年高考江苏卷9,解：,图C电压不能从0测起，C错,图D中与G表并联的电阻应为电阻箱，D错,A B,.,07年上海虹口区教学质量检测三14,14.(5分)用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻。 (1)在下面方框中完成所需电路。 (2)右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线.由图可知：图线与电压U轴的交点表示 ；电源的内电阻 电源的内电阻（填“大于、小于或等于”）。 (3)图中两直线 、的交点表示 两个电路中 相等,解： (1)电路图

6、如图示：,电源的电动势,小于,（3）交点表示外电压、电路中电流强度、外电路消耗电功率和外电路电阻相等,.,07年1月广东省汕尾市调研测试12,12、（10分）利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，研究设计测量一个电池组的电动势和内阻。根据上面实验器材： （1）简略写出实验方案； （2）画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。 （3）用记录的实验数据（用符号 代替数据）,写出电动势和内阻的 表达式。,.,解:,（1）用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。实验方法：改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2，根据闭合

7、电路欧姆定律列出两种情况下的方程，解这个方程组可得E和r。,（2）电路图见右图所示；,.,07届广东惠州市第二次调研考试12（2）, 含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极。为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了U-I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示。请你作进一步处理，并由图求出等效电源的电动势E= V， 内阻r= 。,由于电压表和电流表的内阻,会产生系统误差,则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比 ，测得的内阻与实际值相比 （填“偏大”、“偏小”和“相同”）。,1.

8、45（0.02）,0.73（0.02）,偏小,偏小,解见下页,.,伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较：,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：,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， U=0时，差值(I实- IA )也为0，,实际的U-I图线如图蓝虚线示:斜率增大, E测 E真 r测 r真,该电路适用于滑动变阻器阻值很小 (电源内阻很小)的情况.,.,07年1月山东潍坊市期末统考12,12利用如图a所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据

9、绘出1/IR图线如图b所示，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，不计电流表内阻，由此可以得到E= V，r= .,解：由闭合电路欧姆定律,由图象得k=0.5/V ，截距b=0.5/A,2,1,.,江苏省如东高级中学07年2月期末试卷13,13现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在3555范围，最大允许电流为50mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲的电路进行实验。图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为09999；R0是定值电阻。 实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格： A10，2.5W B50，1.0W C150，1.0W D1500，5.0

10、W 本实验应选用 ， 其作用是 。,C,作为保护电阻,.,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出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙的图线。则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示 。 根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为 V，内电阻r为 。,回路中电流,解:,由闭合电路欧姆定律得,化简得,可见图线的截距为1/E,E=10V,图线的斜率为,r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6,r =46 ,10,46,.,2007年理综四川卷22(2),22.(2)甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。实验

11、器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为1.5V，内阻很大)，电阻箱R(0-99.99)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。 先测电阻R1的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R和对应的电压表示数U1,保持电阻箱示数不变, ,读出电压表的示数U2。则电阻R1的表达式为R1_。,将S2切换到b,解：,S2切换到a,S2切换到b,.,解：,E1/b=10/7 V,R1 +R2kE=4.210/7=6 , R21.2,10/7,1.2,.,利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1，乙同学测电源电动势E和电阻R2的

12、阻值的做法是：闭合S1，将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了相应的 图线，根据图线得到电源电动势E和电阻R2。这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围 （选填“较大”、“较小”或“相同”），所以 同学的做法更恰当些,较小,甲,题目,.,广东茂名市2007年第一次模考12,12小明的实验桌上有： A、待测电源一个(电动势约3V,内阻小于1) B、直流电流表(量程00.63A，0.6A档的内阻约 0.22,3A档的内阻约0.1) C、直流电压表(量程0315V,3V档内阻为15k， 15V档内阻为25k) D、滑动变阻器(阻值范

13、围为015，允许最大电流 为1A) E、滑动变阻器(阻值范围为01000，允许最大电 流为0.2A) F、开关 G、导线若干 H、小灯泡(电阻小于1)。 假如你是小明，请你完成： (1)利用给出的器材测电源的 电动势和内阻有如图(甲) 、 (乙)两种电路，为了减小测量 误差，应选择图 所示电路。,乙,.,(2)根据你选择的电路将图(丙)中实物连接好。 (3)你选择的滑动变阻器是 (填代号)，理由是 ； (4)小明根据测出的数据，作出UI图线如图(丁)a线所示，实验所测电源的电动势为E= V，内电阻为r= ；,D,选择D电流适中且移动滑片时电流表示数较明显,3.0,0.75,.,(5)若要利用给

14、出的器材通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线，请你在虚线框内画出实验电路。要求实验测出的数据尽可能多；,(6) 将步骤(4)中得到的数据与步骤(5)得到的数据在同一U-I坐标系内描点作图，得到如图(丁)所示的图线a、b，如果将此电源与小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 W。,(5)解：滑动变阻器分压接法,电流表外接法；如图示,(6)解：,a、b图线的交点坐标为 (2.4 A，1.2V),P=1. 22.4=2.88 W,2.88,题目,.,07年苏锡常镇四市一模13,13数字万用电表是近年来发展起来的高科技数码产品, 是传统机械式表的更新换代产品, 如图甲所示。数字万用表有测量精度高、读

15、数方便等许多独特的优点。 具体表现在：测量精度高, 以型号“DF930”普通数字万用表为例，其电压挡所有量程内阻高达10 M ，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧，内电阻高出23个数量级。直流电压挡和直流电流挡的精度为0.05，欧姆挡精度为 0.08，而用指针式电压表、电流表的精度只有 2.5，欧姆表的精度更低，数字万用表内电阻非常理想。 现有一块型号为“DF930”的数字万用电表, 用它来测量一只电池的电动势和内电阻。提供的测量器材还有:一只滑动变阻器R(030), 两只开关，导线若干。,.,b 或 c,电压,S1,S2,X=电动势E,.,欧姆,S2,S1,电压, Y=变阻器的阻值

16、R, Z=路端电压U ，,X,题目,.,13现要按图所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5V）和内阻r（约20），可供选择的器材如下： 电流表A1、A2（量程0500A，内阻约为500）、 滑动变阻器R（阻值0100、额定电流1.0A）， 定值电阻R1（阻值约为100）， 电阻R2、R3（阻值0999.9）， 开关、导线若干。 由于现有电流表量程偏小，不能满足 实验要求，为此，先将电流表改装 （扩大量程），然后再按图所示的 电路进行测量。,07年广东普宁市华侨中学三模卷14,第3页,.,（1）测量电流表A2的内阻 按图电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的操作： A 断开S1 B闭

17、合S1 、S2 C按图连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左 端，R2调至最大 D调节R2，使A1的示数为I1，记录R2的值 E断开S2，闭合S3 F调节滑动变阻器R，使A1、A2的 指针偏转适中，记录A1的示数I1 请按合理的顺序排列实验步骤 （填序号）： 。,C B F E D A,第4页,.,（2）将电流表A2（较小量程）改装成电流表A（较大量程） 如果（1）中测出A2的内阻为468.0，现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A，应把R2调为 与A2并联，改装后电流表A的内阻RA为 。,（3）利用电流表A、电阻箱R3测电池的电动势和内阻 用电流表A、电阻箱R3及开关S接图所示的电路测电池的电动势和内阻,实验时,改变R3的值,记录