實(shí)驗(yàn)九測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件

實(shí)驗(yàn)九測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．掌握用電壓表和電流表測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法．2．學(xué)會(huì)用圖象法求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．【實(shí)驗(yàn)原理】1．如圖實(shí)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(diǎn)整合第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二圖實(shí)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(cè)出的幾組I、U值畫出U－I圖象，如圖實(shí)Ⅸ－1乙所示，直線跟縱軸交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)的值，圖線的斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)阻r的值．第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二【實(shí)驗(yàn)器材】電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、干電池、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆．【實(shí)驗(yàn)過程】1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按圖實(shí)Ⅸ－1甲所示連接好電路．2．把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)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(cè)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，編輯于2023年，星期二第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二【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(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差．(3)測(cè)量過程中通電時(shí)間過長(zhǎng)或電流過大，都會(huì)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，編輯于2023年，星期二(1)如圖實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)，IV＝0，IA＝I短，短路電流測(cè)量值＝真實(shí)值．如圖實(shí)Ⅸ－2所示，可知E測(cè)＜E真，r測(cè)＜r真．圖實(shí)Ⅸ－2第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二(2)若采用如圖實(shí)Ⅸ－3甲所示的電路，IA為電源電流真實(shí)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(shí)，UA＝0，電壓為準(zhǔn)確值，等于E，如圖實(shí)Ⅸ－3乙所示，可知E測(cè)＝E真，r測(cè)＞r真．圖實(shí)Ⅸ－3第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二【注意事項(xiàng)】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(shí)間的1號(hào)干電池)．2．干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)明顯下降，內(nèi)電阻會(huì)明顯增大，因此在實(shí)驗(yàn)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(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮．第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二4．干電池內(nèi)阻較小時(shí)路端電壓U的變化也較小，即不會(huì)比電動(dòng)勢(shì)小很多，這時(shí)，在畫U－I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測(cè)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(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流Im，不過斜率的絕對(duì)值仍是電源的內(nèi)電阻．第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二在“用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器R1(最大阻值20Ω，允許最大電流1A)考點(diǎn)核心突破考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二F．滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值300Ω，允許最大電流0.5A)G．滑動(dòng)變阻器R3(最大阻值1000Ω，允許最大電流0.1A)(1)①按如圖實(shí)Ⅸ－4所示電路測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填寫代號(hào))．圖實(shí)Ⅸ－4第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二②為使測(cè)量盡可能精確，用筆畫線代替導(dǎo)線將如圖實(shí)Ⅸ－5所示的實(shí)物圖連接成實(shí)驗(yàn)電路(已連接了部分線)，要求變阻器的滑動(dòng)觸頭滑至最右端時(shí)，其使用電阻值最大．圖實(shí)Ⅸ－5第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二(2)實(shí)驗(yàn)步驟：①按實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(cè)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，編輯于2023年，星期二(3)將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)標(biāo)在如圖實(shí)Ⅸ－6所示的坐標(biāo)圖中，請(qǐng)作出U－I圖線，由此求得待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖實(shí)Ⅸ－6第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二[解析]

滑動(dòng)變阻器不要選阻值過大的，因?yàn)樽柚颠^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(dòng)變阻器選R1；U－I圖線中，與縱軸的交點(diǎn)就是電動(dòng)勢(shì)，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，編輯于2023年，星期二(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(duì))1．88(1.86～1.90均對(duì))第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二(2014·保定統(tǒng)考)用電流表和電壓表測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(電動(dòng)勢(shì)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(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二E．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0～20Ω，額定電流為2A)；F．滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______．請(qǐng)你畫出實(shí)驗(yàn)電路的原理圖．(填器材前的字母序號(hào))(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)?jiān)趫D實(shí)Ⅸ－7中作出U－I圖線．根據(jù)圖線可知：電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二圖實(shí)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，編輯于2023年，星期二(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(dòng)勢(shì)為1.5V，電壓表選量程為2V的D；實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(jì)如圖所示．第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二(2)描點(diǎn)作圖如圖所示，圖線是一條斜直線．其中第4組讀數(shù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的偶然誤差過大，作直線時(shí)應(yīng)剔除．同時(shí)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，編輯于2023年，星期二(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，編輯于2023年，星期二一、實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新圖實(shí)Ⅸ－8本實(shí)驗(yàn)也可利用一只電流表和一個(gè)電阻箱進(jìn)行測(cè)量或利用一只電壓表和一個(gè)電阻箱進(jìn)行測(cè)量．實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二1．用一個(gè)電流表和電阻箱測(cè)量，電路如圖實(shí)Ⅸ－8所示，測(cè)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(cè)得的電動(dòng)勢(shì)無偏差，但內(nèi)阻偏大．

圖實(shí)Ⅸ－9第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二(2014·中山模擬)小明要測(cè)定一電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，實(shí)驗(yàn)器材有：一只DIS電流傳感器(可視為理想電流表，測(cè)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(jì)了如圖Ⅸ－10甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采集數(shù)據(jù)．第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二丙圖實(shí)Ⅸ－10第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二[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，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)原理的遷移運(yùn)用

(2014·東北三校聯(lián)考)某同學(xué)要用電阻箱和電壓表測(cè)量某水果電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大，為了提高實(shí)驗(yàn)的精確度，需要測(cè)量電壓表的內(nèi)阻．實(shí)驗(yàn)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(jì)了如圖實(shí)Ⅸ－11所示的實(shí)驗(yàn)電路，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)該電壓表的內(nèi)阻的測(cè)量，又能利用該表完成水果電池組電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量．他用到的實(shí)驗(yàn)器材有：第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二待測(cè)水果電池組(電動(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器(0～200Ω)，一個(gè)單刀雙擲開關(guān)及若干導(dǎo)線．圖實(shí)Ⅸ－11第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期二(1)該同學(xué)按如圖實(shí)Ⅸ－11所示電路圖連線后，首先測(cè)出了電壓表的內(nèi)阻．請(qǐng)完善測(cè)量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟：①將R1的滑動(dòng)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(dòng)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，編輯于2023年，星期二(2)若測(cè)得電壓表內(nèi)阻為2kΩ，可分析此測(cè)量值應(yīng)_______真實(shí)值．(填“大于”、“等于”或“小于”)(3)接下來測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將開關(guān)S撥至