實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻課件

實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻課件第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日【實驗?zāi)康摹?．掌握用電壓表和電流表測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法．2．學(xué)會用圖象法求電動勢和內(nèi)阻．【實驗原理】1．如圖實Ⅸ－1甲所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值．基礎(chǔ)要點整合第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日圖實Ⅸ－12．用圖象法來處理數(shù)據(jù)，即在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，用測出的幾組I、U值畫出U－I圖象，如圖實Ⅸ－1乙所示，直線跟縱軸交點即為電動勢的值，圖線的斜率的絕對值即為內(nèi)阻r的值．第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日【實驗器材】電壓表、電流表、滑動變阻器、干電池、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆．【實驗過程】1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按圖實Ⅸ－1甲所示連接好電路．2．把滑動變阻器的滑片移動到左端，使有效電阻最大．3．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣的方法測量幾組I、U數(shù)據(jù)，將記錄的數(shù)據(jù)填入表格中．第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日【誤差分析】1．偶然誤差(1)由讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差．(2)用圖象法求E和r時，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差．(3)測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化．2．系統(tǒng)誤差由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差．第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日(1)如圖實Ⅸ－1甲所示，在理論上E＝U＋(IV＋I(xiàn)A)r，其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓．而實驗中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大．當(dāng)電壓表示數(shù)為零時，IV＝0，IA＝I短，短路電流測量值＝真實值．如圖實Ⅸ－2所示，可知E測＜E真，r測＜r真．圖實Ⅸ－2第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)若采用如圖實Ⅸ－3甲所示的電路，IA為電源電流真實值，理論上有E＝U＋UA＋I(xiàn)Ar，其中UA不可知而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大．當(dāng)電流為零時，UA＝0，電壓為準(zhǔn)確值，等于E，如圖實Ⅸ－3乙所示，可知E測＝E真，r測＞r真．圖實Ⅸ－3第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日【注意事項】1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過一段時間的1號干電池)．2．干電池在大電流放電時，電動勢會明顯下降，內(nèi)電阻會明顯增大，因此在實驗中不要將電流I調(diào)得過大，讀數(shù)要快，每次讀完立即斷電．3．在畫U－I

圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠(yuǎn)的點可舍去不予考慮．第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日4．干電池內(nèi)阻較小時路端電壓U的變化也較小，即不會比電動勢小很多，這時，在畫U－I圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)

I必須從零開始)．但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流Im，不過斜率的絕對值仍是電源的內(nèi)電阻．第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日在“用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，提供的器材有：A．干電池一節(jié)B．電流表(量程0.6A)C．電壓表(量程3V)D．開關(guān)S和若干導(dǎo)線E．滑動變阻器R1(最大阻值20Ω，允許最大電流1A)考點核心突破考點一實驗原理與操作第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日F．滑動變阻器R2(最大阻值300Ω，允許最大電流0.5A)G．滑動變阻器R3(最大阻值1000Ω，允許最大電流0.1A)(1)①按如圖實Ⅸ－4所示電路測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，滑動變阻器應(yīng)選________(填寫代號)．圖實Ⅸ－4第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日②為使測量盡可能精確，用筆畫線代替導(dǎo)線將如圖實Ⅸ－5所示的實物圖連接成實驗電路(已連接了部分線)，要求變阻器的滑動觸頭滑至最右端時，其使用電阻值最大．圖實Ⅸ－5第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)實驗步驟：①按實驗要求連接好電路．閉合開關(guān)前把變阻器的滑片滑至一端，使接入電路的阻值最大；②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使________的指針有明顯偏轉(zhuǎn)，讀取________和________的示數(shù)．用同樣方法測量多組數(shù)據(jù)；③斷開開關(guān)，整理好器材；④數(shù)據(jù)處理．第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日(3)將實驗測得的數(shù)據(jù)標(biāo)在如圖實Ⅸ－6所示的坐標(biāo)圖中，請作出U－I圖線，由此求得待測電池的電動勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖實Ⅸ－6第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日[解析]

滑動變阻器不要選阻值過大的，因為阻值過大不便于調(diào)節(jié)，要保證電流不超過額定值，電流表量程為0.6A，所以滑動變阻器選R1；U－I圖線中，與縱軸的交點就是電動勢，斜率就是內(nèi)阻．[答案]

(1)①E(或R1)

②如圖所示第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)②電流表電流表電壓表(3)如下圖所示1.50(1.47～1.52均對)1．88(1.86～1.90均對)第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2014·保定統(tǒng)考)用電流表和電壓表測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻(電動勢約為1.5V，內(nèi)阻為1Ω以下)．除給出的電池、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：A．直流電流表(0～0.6A～3A)；B．直流電流表(量程為5A)；C．直流電壓表(0～3V～15V)；D．直流電壓表(量程為2V)；考點二實驗數(shù)據(jù)的處理第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日E．滑動變阻器(阻值范圍為0～20Ω，額定電流為2A)；F．滑動變阻器(阻值范圍為0～1000Ω，額定電流為0.1A)．(1)為了得到盡可能好的實驗效果，實驗中電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選______，滑動變阻器應(yīng)選______．請你畫出實驗電路的原理圖．(填器材前的字母序號)(2)實驗中測得數(shù)據(jù)如下表所示，請在圖實Ⅸ－7中作出U－I圖線．根據(jù)圖線可知：電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日圖實Ⅸ－7U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.57第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日(3)若不作出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，可利用公式E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r算出E和r，這樣做可能得出誤差較大的數(shù)值．則選用第________組和第________組數(shù)據(jù)，求出的E和r誤差最大．[解析]

(1)電源的電動勢為1.5V，電壓表選量程為2V的D；實驗中通過電池的電流不能太大，電流表選0～0.6A即可，故選A；滑動變阻器選20Ω的即可起到調(diào)節(jié)的作用．電流表的內(nèi)阻未知，且電源的內(nèi)阻較小，故電路設(shè)計如圖所示．第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)描點作圖如圖所示，圖線是一條斜直線．其中第4組讀數(shù)對應(yīng)點的偶然誤差過大，作直線時應(yīng)剔除．同時為使直線布列合理，使縱坐標(biāo)從1.00V開始記刻度．由圖象得：E＝1.45V(±0.02V)，r＝0.70Ω(±0.03Ω)．第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日(3)利用兩組數(shù)據(jù)解方程組E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r求得E、r，就等效于在坐標(biāo)系中選用(U1，I1)、(U2，I2)作U－I圖象求得E、r.故知選用第3組和第4組數(shù)據(jù)解出的E、r的誤差最大．[答案]

(1)A

D

E電路圖見解析(2)U－I圖線見解析

1.45(±0.02)

0.70(±0.03)

(3)3

4第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日一、實驗方案的創(chuàng)新圖實Ⅸ－8本實驗也可利用一只電流表和一個電阻箱進行測量或利用一只電壓表和一個電阻箱進行測量．實驗創(chuàng)新設(shè)計第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日1．用一個電流表和電阻箱測量，電路如圖實Ⅸ－8所示，測量原理為：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此種方法使測得的電動勢無偏差，但內(nèi)阻偏大．

圖實Ⅸ－9第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2014·中山模擬)小明要測定一電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，實驗器材有：一只DIS電流傳感器(可視為理想電流表，測得的電流用I表示)，一只電阻箱(阻值用R表示)，一只開關(guān)和導(dǎo)線若干．該同學(xué)設(shè)計了如圖Ⅸ－10甲所示的電路進行實驗和采集數(shù)據(jù)．第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日丙圖實Ⅸ－10第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日[答案]

(1)E＝I(R＋r)(2)最大值25(3)6.0(5.8～6.2均可)

2.4(2.3～2.5均可)第三十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日二、實驗原理的遷移運用

(2014·東北三校聯(lián)考)某同學(xué)要用電阻箱和電壓表測量某水果電池組的電動勢和內(nèi)阻，考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大，為了提高實驗的精確度，需要測量電壓表的內(nèi)阻．實驗中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表，該同學(xué)便充分利用這塊電壓表，設(shè)計了如圖實Ⅸ－11所示的實驗電路，既能實現(xiàn)對該電壓表的內(nèi)阻的測量，又能利用該表完成水果電池組電動勢和內(nèi)阻的測量．他用到的實驗器材有：第三十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日待測水果電池組(電動勢約4V，內(nèi)阻約50Ω)、雙向電壓表(量程為2V，內(nèi)阻約為2kΩ)、電阻箱(0～9999Ω)、滑動變阻器(0～200Ω)，一個單刀雙擲開關(guān)及若干導(dǎo)線．圖實Ⅸ－11第三十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日(1)該同學(xué)按如圖實Ⅸ－11所示電路圖連線后，首先測出了電壓表的內(nèi)阻．請完善測量電壓表內(nèi)阻的實驗步驟：①將R1的滑動觸片滑至最左端，將S撥向1位置，將電阻箱阻值調(diào)為0；②調(diào)節(jié)R1的滑動觸片，使電壓表示數(shù)達(dá)到滿偏；③保持________不變，調(diào)節(jié)R2，使電壓表的示數(shù)達(dá)到________；④讀出電阻箱的阻值，記為R2，則電壓表的內(nèi)阻RV＝________．第三十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)若測得電壓表內(nèi)阻為2kΩ，可分析此測量值應(yīng)_______真實值．(填“大于”、“等于”或“小于”)(3)接下來測量電源電動勢和內(nèi)阻，實驗步驟如下：①將開關(guān)S撥至________(填“1”或“2”)位置，將R1的滑動觸片移到最________端，不再移動；②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表的示數(shù)達(dá)到一個合適值，記錄下電壓表的示數(shù)和電阻箱的阻值；第三十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日③重復(fù)第二步，記錄多組電壓表的示數(shù)及對應(yīng)的電阻箱的阻值．圖實Ⅸ－12第三十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日[解析]

(1)由題圖可知，當(dāng)S撥向1位置，滑動變阻器R1在電路中為分壓式接法，利用電壓表的半偏法得：調(diào)節(jié)R1使電壓表滿偏，保持R1不變，R2與電壓表串聯(lián)，調(diào)節(jié)R2使電