第二章第節(jié)測定電池的電動勢和內(nèi)阻

恒定電流第二章E-mail:ncyztyjs@163.com選修3—1南昌一中物理組：xjm2012.10.31第10節(jié)：測定電池的電動勢和內(nèi)阻一、實驗方案

方案一：伏安法

用電壓表、電流表加一個可變電阻（如滑動變阻器），就能測定電源的電動勢和內(nèi)阻。測出兩組_______值，就能算出電動勢和內(nèi)阻。原理公式：_________。VSRA方案一U、IE=U+IrE=U1+I1rE=U2+I2rE=I1U2－I2U1I1－I2r=U2－U1I1－I2→實驗方案

方案二：安阻法

用電流表、電阻箱測量。測出兩組_______值，就能算出電動勢和內(nèi)阻。原理公式：___________。方案二RESArI、RE=IR+IrR1R2A12ErSER=I－r

方案三：伏阻法

用電壓表、電阻箱測量。測出兩組_______值，就能算出電動勢和內(nèi)阻。

原理公式：_____________。方案三RESVrU、RRUrUE+=R1R212ErSV→實驗方案二、（U－I法）電路和器材的選擇

1、電路選擇及誤差分析AVS甲RAVS乙R

甲圖：誤差來源于電壓表的分流作用。U真=U測RVUI測I真+=E=U+IrIUO測量值E測真實值E真E測＜E真r測＜r真適宜測小內(nèi)阻電源。二、（U－I法）電路和器材的選擇

1、電路選擇及誤差分析AVS甲RAVS乙R

乙圖：誤差來源于電流表的分壓作用。E=U+IrU真=U測+IRAI真=I測IUO測量值E測真實值E真E測=Er測=r＋RA＞r適宜測大內(nèi)阻電源。電源內(nèi)阻較小時，圖乙內(nèi)阻的測量誤差很大；應采用甲圖電路測量E、r。■儀器的選擇

電路設計的三個基本原則：安全性、精確性和可操作性原則.

1．電流表和電壓表的選擇？（選電流表或者電壓表實際上就是選量程.）

選量程有二條原則：①不要超過量程；②務必使指針有較大偏轉（一般取滿偏度的2/3），電表達不到滿偏的1/3是不允許的.

2．滑動變阻器的選擇

既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，當其阻值大于用電器的阻值時用限流電路調節(jié)電路的電壓(電流)比較方便；當其阻值小于用電器的電阻時用分壓電路調節(jié)電路的電壓(電流)比較方便．2、器材選擇：被測干電池：內(nèi)阻較大安培表（0~0.6A）伏特表（0~3V）滑動變阻器：——選用阻值較小的，最大阻值10~20ΩSRAV電鍵和導線三、實驗步驟

1、按原理圖連接實物圖AVS甲R

2、在電鍵閉合前，滑動變阻器滑片應置于阻值最大位置處。→實驗步驟

1、按原理圖連接實物圖AVS甲R

3、閉合電鍵，調節(jié)變阻器，使電流表的讀數(shù)有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣的方法測量并記錄幾組U、I值。

4、斷開電鍵，整理好器材。四、數(shù)據(jù)處理AVS甲R

方法一：公式法

改變R的阻值，從電流表和電壓表中讀取兩組I、U的值，代入方程組聯(lián)立求解，多測量幾次I、U的值，算出E、r取平均值。E=U1+I1rE=U2+I2rE=I1U2－I2U1I1－I2r=U2－U1I1－I2☆、數(shù)據(jù)處理

方法二：圖象法

示例1：一位同學記錄的6組數(shù)據(jù)見表。試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在下圖中畫出U﹣I圖線，并根據(jù)圖線讀出電池的電動勢E=____，電池的內(nèi)阻r=____Ω.I(A)U(V)0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.05U/I/······E等于U軸截距1.48Vr等于直線的斜率的絕對值.0.74五、注意事項

1、本實驗在電鍵閉合前，變阻器滑片應置于阻值最大位置處.

2、使用內(nèi)阻較大一些的舊電池.在實驗中不要將電流調得太大，每次讀完數(shù)后立即斷電，以免使電動勢和內(nèi)阻發(fā)生變化.

3、要測出6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大一些.

4、畫U-I圖線時，應使圖線通過盡可能多的點，并使不在直線上的點均勻分布在直線的兩側，個別偏離直線太遠的點可舍去.注意事項(1)電池的選擇:為使實驗中U隨I的變化明顯，應選用內(nèi)阻較大的電池，可以用舊些的干電池，但過舊的電池雖然內(nèi)阻大，但電動勢不穩(wěn)定，也不宜使用.(2)防止電池極化:電路中的電流較大時電池極化現(xiàn)象比較嚴重，會導致電動勢明顯下降和內(nèi)阻明顯增大.因此通電時間越短越好，讀完數(shù)據(jù)立即切斷電源，要特別注意測量時絕不允許負載短路.注意事項(3)作U-I圖象時的注意點:用作圖法時，滑動變阻器阻值應在幾歐至幾十歐的較大范圍內(nèi)變化，使各組數(shù)據(jù)差別大些，實驗數(shù)據(jù)要多取幾組，由于讀數(shù)等偶然誤差的存在，描出的點不完全在同一直線上,【示例2】：在榨用伏概安法詳測電胸池的唉電動維勢和泡內(nèi)電可阻的胳實驗陳中，恢下列霉注意隱事項肆中錯榆誤的唯是（概）A．應闊選用滲舊的店干電給池作喚為被浴測電柴源，叢以使淘電壓幸表示怨數(shù)的枕變化香比較蠢明顯B．應未選用仙內(nèi)阻遮較小告的電致壓表摸和電削流表C．移寨動滑美動變涼阻器索的滑恭片時啟，不襯能使田滑動弊變阻磨器短域路造孤成電許流表缸過載D．根斯據(jù)實頑驗記參錄的伶數(shù)據(jù)飄作U－I圖象遵時，申應通躲過盡遮可能農(nóng)多的貍點畫旁一條役直線闖，并蛛使不紋在直雁線上攔的點草大致學均勻驚分布啊在直腿線兩伍側【解析】：選B.該實缸驗電問流表魚的內(nèi)哲阻對棉實驗放沒有嘉影響艦，電嗚壓表跨的內(nèi)彼阻對扶實驗村有影夸響，潤電壓畏表的貧內(nèi)阻座越大辨，實耀驗的錢誤差傘越小搜，故蠅應選脊內(nèi)阻捆較大暮的電箏壓表盲．B“測揉定電大池的兆電動冊勢和范內(nèi)阻明”注意薯事項【習題1】（09浩·安徽）用嗓如圖偽所示圍的電過路，鏡測定倉一節(jié)朗干電碰池的儀電動訴勢和鼠內(nèi)阻沖。電笨池的么內(nèi)阻壇較小牛，為減了防適止在罰調節(jié)緞滑動流變阻億器時宵造成文短路休，電宴路中鉆用一憑個定抓值電那阻R0起保科護作值用。阻除電啊池、裹開關重和導懲線外家，可脂供使連用的春實驗臭器材嶄還有險：(a胸)電流估表(量程0.炮6A、3A滋)；(b夸)電壓景表(量程3盞V、15薯V)；(c方)定值儀電阻(阻值1Ω、額節(jié)定功各率5廚W)；(d獅)定值廢電阻(阻值10文Ω，額并定功族率10縫W)；(e音)滑動份變阻齡器(阻值竭范圍0～10狼Ω、額動定電及流2A戀)(f叫)滑動乎變阻航器(阻值班范圍0～10絨0踐Ω、額展定電揀流1A病)那么(1層)要正扎確完姑成實姨驗，救電壓浴表的劑量程遍應選闊擇__族_V，電紀流表幣的量醉程應理選擇__擱__拘A；R0應選向擇__駐_Ω的定切值電希阻，R應選料擇營阻值章范圍帆是__營__盆__悟_Ω的滑憑動變徑阻器落。(2飼)引起饑該實碧驗系靜統(tǒng)誤丈差的弱主要懷原因膠是__殃__黑__凱__篩__窩__寧__稼_。考點算一：哈實驗持的理宴解和高應用30.列610～10電壓姿表的軟分流考點韻一：肚實驗錢的理貝解和毒應用【解析】：由于飛電源告是一孔節(jié)干馳電池(1胃.5貌V垃)，所偉以選模量程甘為3V的電拴壓表急；估算味電流涌時，躬考慮轎到干懲電池風的內(nèi)尸阻一材般幾偉歐左鄰右，寶加上儲保護乓電阻忽，最仇大電襲流在0.童5糞A左右錘，所振以選脹量程知為0.臭6塌A的電石流表轎；電池途內(nèi)阻汁很小槳，保睬護電覺阻不剝宜太深大，歉否則烈會使身得電膜流表階、電運壓表冊取值最范圍嘉小，側造成耍的誤煩差大蛾；滑倆動變順阻器輩的最焦大阻蘿值一訓般比活電池趟內(nèi)阻驗大幾貧倍就霉好了炊，取0～10找Ω能很杜好地刺控制鈔電路冬中的奴電流落和電勤壓，銷若取0～10御0悲Ω會出映現(xiàn)開視始幾返乎不亦變最攜后突深然變項化的加現(xiàn)象乳。關于慎系統(tǒng)悲誤差瘡一般環(huán)是由穿測量梯工具忽和所份用測執(zhí)量方跡法造鄭成的榨。本購實驗潑中由泉于電索壓表批的分梁流作類用造紛成電夕流表戰(zhàn)讀數(shù)嫂總是說比測匙量值棵小，蠢造成E測＜E真，r測＜r真?！玖曨}2】（20亭11改·四川）為翻測量綁一電脫源的晌電動賢勢及訊內(nèi)阻執(zhí)，①猜在下測列三挖個電嘗壓表舌中選踏一個佩改裝討成量桐程為9V的電染壓表A．量衛(wèi)程為1V、內(nèi)怒阻大享約為1k司Ω的電詢壓表B．量饑程為2V、內(nèi)片阻大稀約為2k役Ω的電膛壓表C．量此程為3V、內(nèi)碧阻為3k章Ω的電巡壽壓選擇享電壓祝表__扛__貢__串聯(lián)__緊__劣__kΩ的電撞阻可姻以改然轉成膠量程全為9V的電伍壓表粉；【解析】：①V1、V2的內(nèi)庭阻不困確定珍，故怪應選傾擇V3行改融裝，傍串聯(lián)序電阻R=俊6k叛ΩV36考點鋪二羞測電眾動勢畏和內(nèi)專阻的置其他壩方法②利牽用一謠個電匪阻箱償、一鬼只開變關、炮若干慰導線欄和改勒裝好奪的電雄壓表(此表飛用符咸號V1、V2或V3與一蘋個電雪阻串誦聯(lián)來片表示幫，且殃可視己為理忍想電辱壓表)，在務虛線俗框內(nèi)宜畫出搖測量鄙電源瓣電動示勢及盲內(nèi)阻伍的實熟驗原島理電攤路圖將．【解析】：②實驗圾原理堤為：RUrUE+=③根凍據(jù)以裹上實西驗原滔理電李路圖酬進行等實驗蛇，讀撒出電袋壓表纖示數(shù)凝為1.進50激V時，肌電阻繭箱的勵阻值抹為15季.0圈Ω；電反壓表跌示數(shù)撫為2.拋00吉V時，紗電阻兆箱的紹阻值乞為40給.0油Ω，則惕電源斃的電捷動勢E＝__丈__胞__懸V，內(nèi)涼阻r＝__塞__化__詳Ω.107.岡5析：電壓展表示弦數(shù)為1.厲50客V時，臂路端早電壓馬為U1=4土.5夫0V，電悅阻箱松值為R1=1宜5.載0Ω；由閉嫂合電叉路歐拖姆定耳律，E=森U1+粱U1r/牢R1；電壓儉表示辟數(shù)為2.職00些V時，附路端繡電壓松為U2=6俗.0蹈0V，電愚阻箱反的阻富值為R2=4矩0.開0Ω，由閉鼻合電勿路歐釋姆定姨律，E=膽U2+延U2r/端R2；聯(lián)立作解得E=楊7.市5V，r=全10倆Ω?！玖曨}3】某研烤究性概學習訊小組聾利用當圖甲校所示薦電路李測量繩電池永組的揪電動醉勢E和內(nèi)胞阻r．根婚據(jù)實賭驗數(shù)胳據(jù)繪迫出如制圖乙沙所示霉的R-宇1/吧I圖線沒，其刃中R為電長阻箱眨讀數(shù)蠻，I為電絮流表幼讀數(shù)端，由何此可經(jīng)以得樹到E=岔__帳_V，r=初_頓__盯Ω.考點體二毫測電頁動勢允和內(nèi)非阻的四其他扮方法ARErS解析跑：E=臟I(虜R+擾r）R=置E價/I釣-語r在R～1/畫I圖線寨中，寧斜率烈等于誦電動洲勢的失數(shù)值閉，E=占(1雷0+秒0.美9)綱/3霧.8壞=2涼.9推V2.杠90.燦9甲1103.01.02.0–202468R/Ω乙/AI截距調的絕驚對值璃等于拐內(nèi)阻石的數(shù)問值,說r破=0葡.9察Ω五、聯(lián)實驗漁設計設計金測E、r的其政它方暈法及晨對應佛的誤仁差分紛析I-敏R法：（1）電藝路如治圖所俱示（2）主見要步如驟改變捐電阻敞箱阻斬值R，測呈出對菜應的遍電流I由：E=雪I1R1+I1r，E=狡I2R2+I2r）求出遠電源寬的電擁動勢泳和內(nèi)惡阻誤差轎分析：未考費慮電腫流表殺分壓逢，而債產(chǎn)生阻誤差陷．即獵電動哲勢測既量值員等于縣真實搭值，兇而內(nèi)獅阻測拿量值吊大于寄真實籃值．若測恒出多灘組I、R值，障以R為縱蔥坐標綁，1/壯I為橫玻坐標宣，作住出R－1/添I圖象:由：E=IR夕+I責rEIrR－=可知守這條關圖線闖是直行線，康直線喘在縱勢軸的潮截距注（—r），徐圖線詞的斜舊率E=ta肝nα?！鷮嵠蒡炘O韻計設計茅測E、r的其肅它方星法及條對應黃的誤類差分寄析U-綢R法：（1）電主路如貝圖所退示（2）主為要步議驟改變崗電阻蒸箱阻俊值R，測刑出對封應的瓶電壓U。求出稀電源紛的電偶動勢嗎和內(nèi)被阻誤差置分析：未考疊慮電對壓表性分流市而產(chǎn)沸生誤極差．窮即電界動勢堡的測話量值羅小于雕真實晝值，壩內(nèi)阻御的測套量值拉小于陣真實穴值．根據(jù)雜測定舟的各霸組1/繼U、1/形R值在素坐標每上描辣出位諸置，眉然后謎依據(jù)勤這些跳位置純作出1/踐U－1/漏R圖線植。①圖線候是一奴條直悟線；由摩，得詞：②斜率鉆是③縱軸劇截距唇是電薄動勢律的倒腰數(shù)?！玖曨}1】：在夸測定果電源尖的電墊動勢禾和內(nèi)子阻的央實驗滿中，煮待測雁電池后、開瓶關和鄭導線分配合供下列授哪組粱儀器姻，可曬以達盞到測胡定目胡的秒（庭）A.一只攻電流刺表和堅一個艦滑動規(guī)變阻故器B.一只怎電流喉表和誓一只機電壓繪表C.一只蓋電流起表和符一個練電阻譯箱D.一只尼電壓井表和雜一個黑電阻羽箱課堂干訓練本：C棟DSRAV（伏要安法穴）RESAr（安開阻法答）RESVr（伏慕阻法辣）【習題2】：如圖豪是測治量電失源內(nèi)經(jīng)電阻逼的電罵路，泰下列吊關于殺誤差枕的說我法，饒正確啦的是焦（）A款.由于恢電流礙表的蜂分壓益作用奏，使券內(nèi)電驚阻的霞測量君值小蹦于真今實值B.由于葵電流指表的王分壓質作用仆，使狹內(nèi)電雙阻的襪測量卻值大飲于真泛實值C.由于改電壓顫表的的分流田作用嗓，使母內(nèi)電倚阻的膏測量夏值小料于真絨實值D.由于菊電壓隆表的軟分流鼠作用鹽，使銹內(nèi)電補阻的障測量渾值大議于真兵實值SRAV解：E勸=袖U籍+Ir，I=升(IA+U睬/RV)，由于泛電壓鋪表的嗽分流刺作用鎮(zhèn)，對賭于每辦個電厚壓值U1，測得忘的電仁流IA小于架總電鄭流I1，U越大跪，IA跟I1相差碼越大檢，診畫出喂的圖引線應織為實揪線所欠示：UIU1IAI1所以鍋內(nèi)電止阻的描測量掩值小煉于真戲實值迎。C【習題3】：（20缺10掩·廣東秧）某岔同學悼利用勞電壓構表和拉電阻紡箱測厭定干報電池失的電際動勢杯和內(nèi)勤阻，濫使用由的器亦材還拌包括粱定值溫電阻(R0＝5激Ω)一個殃，開恥關兩歷個，宜導線獲若干飾，實蒙驗原抱理圖善如圖(a煤)．①銳在圖(b販)的實軍物圖給中，女已正錢確連沫接了胞部分溝電路避，請叔完成愈余下離電路紀的連詠接．考點荷一：尊實驗赤的理舊解和姜應用（b）②請款完成漫下列蹤蝶主要程實驗題