2012高二物理人教版选修3-1第二章第10节《实验：测定电池的电动势和内阻》

1、10 实验：测定电池的电动势和内阻,1测定电池的电动势和内阻的原理,(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量如 图 2101 所示，测出两组_值，就能算出电动势和内 阻原理公式：_.,(2)用电流表、电阻箱测量如图 2102 所示，测出两 组_值，就能算出电动势和内阻原理公式：_. (3)用电压表、电阻箱测量如图 2103 所示，测出两 组_值，就能算出电动势和内阻原理公式：_.,U、I,EUIr,I、R,EI(Rr),U、R,图 2101,图 2102 图 2103,2下图给出了测定一节干电池的电动势和内阻的实验电路 图由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多，与电流 表的内

2、阻相差不多)，所以为使测量结果比较准确，应选用下列,哪种电路(,),B,测定电池的电动势和内阻,【实验目的】,(1)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用 (2)学会用伏安法测电池的电动势和内阻 (3)学会利用图象处理实验数据,【实验原理】 原理图如图 2104 所示 (1)代数法：通过改变滑动变阻器的阻值，用电压表和电流,图 2104,图 2105,标值为电源电动势；当U0时，r ，其中I为短路时的电流，,(2)图象法：由 EUIr，有 UEIr，故根据伏安法数 据作出 UI 图象，如图 2105 所示图线斜率的绝对值为 电源内阻 r 的大小；当 I0 时，UE，即图线与纵轴交点的坐,即

3、图线与横轴交点的坐标值但要注意，有时纵轴起点不是零， 这时图线与横轴的交点不是短路电流，图线斜率的绝对值仍是 内阻值，与纵轴交点的坐标值仍为电源电动势值,【数据处理】 (1)代数法：运用方程组 EU1I1r，EU2I2r 求解 E 和 r.为了减小实验的偶然误差，应该利用 U、I 值多求几组 E 和 r 的值，算出它们的平均值 (2)图象法：对于 E、r 一定的电源，路端电压 U 与通过干 路的电流 I 的 UI 图象应该是一条直线，这条直线与纵轴 U 的 交点表示电源的电动势 E，与横轴 I 的交点表示短路电流，图 线斜率的绝对值表示电源的内阻 r.在读图时应注意图象的纵坐 标是否是从零开始

4、的，若从零开始，如图 2106 甲所示，则,图 2106,【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(选,用已使用过一段时间的 1 号干电池或水果电池),(2)由于干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势会明 显下降，内阻 r 会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长 时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A)，且读数 要快，读完后立即切断电源,(3)实验中 U 取值不能太小，一般不得小于 1 V，测得的 U、 I 值不少于 6 组，且变化范围要大一些，解方程组求解 E、r 值 时，取 1、4 组，2、5 组，3、6 组求解后，求平均值 (4)画

5、UI 图线时，要尽量使多数点落在直线上，不在直 线上的点均匀分布在直线两侧 (5)纵坐标可不从零开始，如图 2107 所示，计算内阻,求出(横坐标必须从零开,时，要在直线上取两较远点用 始),【实验器材】,待测电池一节，电流表(00.6 A)、电压表(03 V)各一个，,滑动变阻器一个，开关一个，导线若干,【实验步骤】,(1)确定电流表、电压表的量程，按电路图把器材连接好 (2)将滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻,值最大,(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显读数，记录一,组电流表和电压表的读数,(4)用同样方法，再次测量并记录几组 U、I 值 (5)断开开关，整理好器材,图

6、 2107,【误差分析】,(1)测量电路存在系统误差，I真I测IV，未考虑电压表的,分流,(2)用图象法求 E、r 时，作图不准确造成偶然误差 (3)由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验结 果 E测E真，r测r真，定性分析如下：由于电压表的分流，电流 表的测量值偏小，而且随着 U 越大，电流表的测量值偏小越多 当 U0 时，电流表的测量值等于真实值(这时要求电流表是理 想的)据此作出如图 2108 所示的真实和测量的 UI 图线， 由图不难看出，E、r 的测量值均小于真实值,图 2108,【例题】在做“测定电池的电动势和内阻”的实验时，备,有下列器材可供选用：,A干电池一节(电动势约

7、 1.5 V),B直流电流表(量程为 00.63 A,0.6 A 挡内阻为 0.10 ，,3 A 挡内阻为 0.025 ),C直流电压表(量程为 0315 V,3 V 挡内阻为 5 k，15,V 挡内阻为 25 k),D滑动变阻器(阻值范围 015 ，允许最大电流 1 A) E滑动变阻器(阻值范围 01 000 ，允许最大电流 0.5 A) F开关,G导线若干 H电池夹,(1)将选定的器材按本实验要求的电路(系统误差较小)，在,图 2109 所示的实物图上连线,图 2109,(2)如图 21010 甲所示，电流表指针停止在图示位置， 量程取 0.6 A 挡时读数为_ ；量程取 3 A 挡时读数

8、为 _电压表指针停在图乙所示位置，量程取 3 V 挡时读 数为_；量程取 15 V 挡时读数为_,图 21010,(3)根据实验记录，画出的 UI 图象如图 21011 所示，,可得待测电池的内电阻为_.,图 21011,解析：(1)首先是仪器选择，只有一节干电池，故电压表选 03 V，整个实验电路中的电流只要不造成短路现象，电流也 不会超过 0.6 A，且在此实验中电池放电电流不宜过大，以在 0.6 A内为宜，故电流表量程应选 00.6 A由以上知，滑动变 阻器宜选 D.题目要求系统误差较小，因电流表内阻已知，故连 接电路如图 21012 所示,图 21012,(2)0.6 A 量程时，电流表读数为 0.280 A；03 A 量程时， 读数为 1.40 A电压表取 03 V 量程时，读数为 0.70 V，取0 15 V 量程时，读数为 3.50 V.,答案：(1)如图 21012 所示 (2)0.280 A 1.40 A 0.70 V 3.50 V (3)1,【触类旁通】,1用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻 r，所 用的电路如图 21013 所示，一位同学测得的 6 组数据如下 表所示.,图 21013,图 21014,(1)试根据这些数据在图 21014 中作出 UI 图线 (2)根据图线得出电池的电动势 E_V，电池的内,阻 r_.,