《实验测定电池的电动势和内阻》课件一精讲

第二章《恒定电流》一、实验目的(1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法.(2)学会用U-I图线处理数据的方法.二、实验原理1、U-I法：E=U+IrrIUErIUE2211+=+=2112211221IIUUrIIUIUIE==2、I-R法：E=IR+Ir3、U-R法：rRUU+E=vAAv方法一：计算法vAU1=E-I1rU2=E-I2rAE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)vE=U1+U1r/R1E=U2+U2r/R2EI短方法二:图象法在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U，I值画出U－I图像.UrkI==EIr=短EE等于U轴截距r等于直线的斜率的绝对值变式一．用电阻箱和电流表，测定电源的电动势和内电阻。电路如图所示：A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=tanα。I1I1RrIER=E=IR+IrEr变式二．用电阻箱和电压表，测定电源的电动势和内电阻。电路如图所示：v⑵若能测出多组U、R值，以1/U为纵坐标，1/R为横坐标，作出1/U-1/R图象，由于1/U=1/E+r/ER可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距1/E，图线的斜率K=tanα=r/E。rRUU+E=Er1、电路选择及误差分析AVS甲RAVS乙RvvRrrrRr=+测EE=测ArrRr=+测一般采用甲图电路误差较小甲图：误差来源于电压表的分流作用乙图：误差来源于电流表的分压作用U-I法电路和器材的选择适宜测小内阻电源适宜测大内阻电源EE测2、器材选择：安培表：0~0.6A伏特表：0~3V滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10~20Ω被测干电池：内阻较大电键和导线三、实验步骤1.按原理图连接实物图AVSR2、把变阻器的滑片移到一端使其阻值最大3、闭合电键,调节变阻器,使电流表的读数有明显示数,记录一组电流表和电压表的示数,用同样的方法测量并记录几组U,I值4、断开电键,整理好器材方法一:公式法改变R的阻值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值.四、数据处理rIUErIUE2211+=+=2112211221IIUUrIIUIUIE==EI短方法二:图象法在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U，I值画出U－I图像.UrkI==EIr=短EE等于U轴截距r等于直线的斜率的绝对值五、注意事项1、本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处.2、使用内阻较大一些的旧电池.在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化.3、要测出6组I、U数据，且变化范围要大一些.4、画U-I图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别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,而是根据测得的数据从某一恰当的值开始(但横坐标必须从0开始)这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r.设计测E、r的其它方法及误差分析I-R法：R1AR2K1K2ARKEE=测ArrRr=+测六、实验设计U-R法：VRKK2R1VR2K1EE测rr测例:有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知等于多少；另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少；只用这两只电压表，电键和一些连接用导线，能通过测量计算出这个电池的电动势(已知电动势不超过电压表的量程).(1)画出你测量时所用的电路图;(2)以测量的量作为已知量，导出电动势的式子.[解](1)电路如图所示：(2)闭合S2：rRUUEV+=111断开S2：rRUUUEV++=1`1`2`1由上两式可得：`11`21UUUUE=如果已知电压表的内阻，还可测r=?1、用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中错误的是()A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显B．应选用内阻较小的电压表和电流表C．移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D．根据实验记录的数据作U一I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧例题B2、下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是（）A．测出两组I、U的数据，代人方程组．：E＝U1十I1r和E＝U2十I2r，求出E和rB．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值C．测出多组I、U的数据，画出U－I图象，再根据图象求E、rD．多测出几组I、U数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻。C3、测量电源B的电动势E及电阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）器材：量程3V的理想电压表、量程0.5A的电流表（具有一定内阻）、固定电阻R=4Ω、电键K、滑线变阻器R′、导线若干要求：①画出实验电路原理图（图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出）②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1，当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则可以求出E=______________r=______________（用I1、I2、U1、U2及R表示）（1）电路如图所示：AVKBRR’211221IIUIUIE2=）（RIIUUr2112=小结•1、测定电源的电动势和内阻常用三种方法：•E=U＋IrE=I（R＋r）E=U（1＋r/R）•2、数据处理方法：计算法和图象法•3、误差分析方法：计算法和图象法、等效法