高二物理选修3-1.2.10测定电源的电动势和内阻

1、测定电源电动势和内阻,复习回顾：,2、电源电动势与内、外电压关系,1、闭合电路欧姆定律,e,i短,（2）图象在横轴上的截距为短路电流i短,（u=0）,（3）图象斜率的绝对值为电源内阻,（i=0）,（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势e,由u =e -ir 可知，u 是i 的一次函数。,1、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。,原理：e=u+ir,一、思考引入实验原理,2、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。,原理：e=i（r+r),3、给你一节使用过

2、的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。,v,r2,v,r1,a,r1,r2,二、伏安法测电源电动势和内阻实验基本方法,1、基本原理,2、实验基本电路 用电流表、电压表与滑动变阻器,：路端电压,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：r,：通过电源的电流,真实值,测量值,误差分析：,0,e = u + ir,e测 e真,r 测 r真,e测,e真,注意：u真表示路端电压 i真表示电源输出的电流,注意：由于一般情况下rv较大，作图时i真近似等于i测,真实值,测量值,0,e = u + ir,e测 = e真,r 测 r真,e测

3、,注意：由于一般情况下，ra远小于r，所以，作图时e测可用认为等于e真,3、系统误差原因分析,r 测 r真,r 测 r真,e测 e真,e测 = e真,0,0,仪器选择：,电流表：,00.6a,电压表:,03v,滑动变阻器:限流式,由测量电流确定，一般电流在0.2a-0.4a, 选用阻值较小的，便于调节,实验时采用甲图所示电路误差较小,实验电路及其实物连线图,甲,把所测量的数据代入u = eir， 计算出 ，,同理，把其它几组 r2、r3、e2、e3算出来， 用公式， 即为所测电源的电动势和内阻。, 平均值法,三、实验数据处理,图象法,e,i短,（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势e,（2）图

4、象在横轴上的截距为短路电流i短,（u=0）,（3）图象斜率的绝对值为电源内阻,u0,由u =e -ir 可知，u 是i 的一次函数。,（i=0）,讨论:将图线延长,与横纵轴的交点各代表什么情况?,不考虑,在坐标纸上以电流i 为横轴，路端电压u 为纵轴，描点连线画出u-i 图线，并延长u-i 图线与坐标轴相交， （1）图线跟纵轴的交点即为电动势e的值； （2）图线斜率的绝对值即为内阻的值。,*,*,*,*,*,*,甲,0,课堂小结,u-i法:,i-r法：,u-r法：,e测 e真,e测 e真,e测 = e真,e测 = e真,r 测 r真,r 测 r真,r 测 r真,r 测 r真,四、重要注意事项,

5、（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置,（2）使用旧电池,（3）实验中将电流不要太大，每次读完数后立即断电,（4）画u-i 图，描点连线时，应使图线通过尽可能多 的点，使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧， 偏离直线太远的点可舍去。,（5）画u-i 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始， 横坐标必须从0开始 (这时图线与横轴的交点不再是短路电流),例1.在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的 （ ） a. 一只电流表和一个滑动变阻器 b. 一只电流表和一只电压表 c. 一只电流表和一个电阻箱 d. 一只电压表和一个电阻箱,c d,例2. 一位同学

6、记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图中画出ui图线，并根据图线读出电池的电动势e= ，电池的内阻 r = .,1.48,0.76,例2. 如图示的电路中，r1 、r2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值，产生误差的原因是 。,等于,偏大,电流表有内阻,练习 在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的 （ ） a. 一只电流表和一个滑动变阻器 b. 一只电流表和一只电压表 c. 一只电流表和一个电阻箱 d. 一只电压表和一个电阻箱,c d,e=i1（r1+ ra+ r） ,

7、e=i2（r2+ ra+ r） ,例3. 如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是 ( )a .由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实 值；b. 由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；c. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；d. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；,解： e = u + ir ， i=(ia +u/rv) ，由于电压表的分流作用，对于每个电压值u1 ，测得的电流ia小于总电流i1，u越大，i a跟i1相差越大， 画出的图线应为实线所示：,所以内电阻的测量值小于真实值。,c,再见！,（8分）现有器材：量程为10.

8、0ma、内阻约30-40 的电流表一个，定值电阻r1=150，定值电阻r2=100 ，单刀单掷开关k，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5v）的电动势。 （1）按要求在实物图上连线。 （2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为= ，式中各直接测得量的意义是： .,2002年河南高考12、,（1）连图：左图只用r1接入电路；右图用r1和r2串联接入电路。,（2） i1是外电阻为r1时的电流， i2是外电阻为r1和r2串联时的电流.,测量原理：,e=i1（r1+ rg+ r） ,e=i2（ r1+ r2+ rg+ r） ,联立 解得,注意：若只用r2接在电路中，则电流将

9、超过电 流表的量程，所以用 r1和r2串联接入电路。,解答：,练习 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5v，内阻约1，电压表(0-3v,3k),电流表(0-0.6a,1.0),滑动变阻器有r1(10 2a)和 r2(100 0.1a)各一只; (1)实验中滑动变阻器应选用 (选填r1或r2). (2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路. (3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的u-i图线,由图线可较准确求出该电源电动势e= v; 内阻r= .,r1,1.50,图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-ra=0.85 ,0.85,

10、二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式,变式一实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表， 测定电源的电动势和内电阻。如何测？,（1）电路如图所示：,（2）主要步骤 改变电阻箱阻值r，测出对应的电流i 由（ e = i1r1 + i1r， e = i2r2 + i2r ） 得：,若能测出多组i、r值，以r为纵坐标， 为横坐标，作出 图象，由于 ， 可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距r，图线的斜率e=tg。,变式二实验中除了待测电源和电键导线外，只有电阻箱和电压 表，如何测？,（1）电路如图所示,（2）主要步骤 改变电阻箱阻值r，测出对应的电压u 由 ， 求出电源的电动势和内阻,1/u,

11、1/r,0,0,变式三今有一个阻值为5的定值电阻，一个理想电压表(量程大 于电源电动势)，开关及导线若干，能否测电源电动势和 内阻？,（2）主要步骤：,（3）电源电动势和内阻：,闭合k1 、 k2 ， 记下电压表读数u2,（1）电路如图所示：,断开k2、闭合k1， 记下电压表读数u1,e=u1,变式四今有一个阻值为10的定值电阻，一个电压表，开关和导 线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能 测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压 量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。 要求： 画出实验电路图 简要写出完成接线后的实验步骤 写出需测量的量，计算电源内阻的表达式,（1）电路如

12、图所示：,（2）主要步骤：,断开k2、闭合k1， 记下电压表偏转格数n1,闭合k1 、 k2 ， 记下电压表偏转格数n2,（3）电源内阻：,变式五有两只伏特表v1和v2，量程已知，内阻不知，另有一干 电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特 表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的 电动势（已知电动势不超过伏特表的量程） 要求： 画出测量时所用的电路图 以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式,（1）电路如图所示：,（2）主要步骤：,闭合s1、s2，记下v1的读数u1， 则,由上两式可得：,闭合s1、断开s2，记下v1的读数 ， v2的读数u2，则,变式六. 判断下列电路能否测电源电动势和内阻 （电表都是理想电表）,变式七测量电源b的电动势e及电阻r（e约为4.5v，r