测定电源的电动势和内阻PPT课件

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.实验原理1、根据闭合电路欧姆定律E=U外+Ir，则路端电压U外=E-Ir.RVA甲RVA乙对待测部分而言：甲图是外接法（选甲图）乙图是内接法实验原理2、在电路中接入的负载电阻分别是R1、R2时，对应的在电路中产生的电流为I1、I2，路端电压为U1、U2，则代入，可获得一组方程：从而计算出：11UEIr22UEIr2112UUrII122112IUIUEII（2）测多组U、I值，作出U-I图象。E=纵轴截距r=——ΔUΔII/AEU/VI短注意：1、画直线时，使直线两侧的点子数目大致相等2、坐标轴的起点是否为零。实验仪器伏特表、安培表、滑动变阻器、电键、导线、被测电池实验步骤：1.选择好电流表、电压表量程，按图连接好电路.VA实验步骤：1.选择好电流表、电压表量程，按图连接好电路.VA2.把滑动变阻器的滑动片滑到一端，使接入电路的电阻值最大。3.闭合开关，调节变阻器，使电表有明显示数，记录一组数据（I，U），用同样的方法测量几组I、U值。实验步骤：1.选择好电流表、电压表量程，按图连接好电路.VA2.把滑动变阻器的滑动片滑到一端，使接入电路的电阻值最大。每次读完U、I数立即断电！当然，电路中的电流也不能太大！实验步骤(4)整理好器材,利用公式或U-I图象处理记录的数据,求出电源的E和r.AVKE,r五、数据处理方法一：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.rIUErIUE22112112211221IIUUrIIUIUIE3．测算电动势和内电阻，准确读出U－I图线与纵轴和横轴的交点坐标，即读出E和I短，进一步算出内阻r＝EI短＝ΔUΔI，如图所示．1、建立坐标系、描点．纵轴表示电压，横轴表示电流，取合适的标度，使所描坐标点绝大部分分布在坐标纸上，必要时纵坐标可以不从零开始取值2．根据描出的坐标点作出U－I图像，并延长与两坐标轴相交．方法二：图象法1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选得大些(选用已使用过一段时间的干电池)．2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化．六、注意事项3．在画U－I图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上．不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差．00.10.20.30.40.5I/AU/V●●●●●●实验中误差较大的点，舍去不用4．干电池内阻较小时，U的变化较小．此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用．为此，可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流．另外，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝|ΔUΔI|计算出电池的内阻r.七、误差分析：1、解析法:甲图RVA甲V21122112)(RUUIIUIUIE真解得：V211221)(RUUIIUUr真可见：E测E真r测r真122112IIUIUIE1221IIUUr测量值：甲图求真实值用的方程:真真rRUIUE)(V111真真rRUIUE)(V222解析法:乙图乙图求真实值用的方程:)(A11RrIUE真真)(A22RrIUE真真)(122112IIUIUIE真解得：A1221RIIUUr真可见：E测=E真r测r真122112IIUIUIE1221IIUUr测量值：RVA乙2、图象法：RVA甲RVA乙I/AE真U/VI短E测UII测I/AE真U/VI短3、等效电源法：RVA甲+-E测=E等E真r测=r真与RV并联r真RVA甲+-E测r测等效电源法(续)：RVA乙+-选择方法：差异大的接得近VE测r测RV乙+-E测r测E测=E等=E真r测=r真+RAr真若电阻R已知，可采用如下电路图，将电源内阻r与电阻R之和r＋R做为测定对像，即r测＝r＋R，则r的真实值r＝r测－R.为减小由于电源内阻较小，使路端电压变化不明显带来的误差，可采用以下方法改进：八、改进方法1、电阻箱和电流表测定法（I—R法）AAR1R2E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)另类E、r测法（2）：数据处理（1）：原理图AB、作图象RI---1（3）：误差用此方法测得E无误差，r偏大VR2VR12：电阻箱和电压表测定法（U---R)法（1）：原理图（2）：数据处理E=U1+U1r/R1E=U2+U2r/R2ABR1--1U作图象（3）：误差用此方法测得E、r均偏小例1.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；vA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，IA跟I1相差越大，画出的图线应为实线所示：UIU1IAI1所以内电阻的测量值小于真实值。CErAR1R2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。等于大于电流表有内阻例3.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CD例4．现要求用下列器材测量一节干电池的电动势。A．干电池E：电动势约1.5V，内阻未知；B．电流表mA：量程5mA，内阻为20~30Ω；C．阻值为200Ω的定值电阻一个；D．阻值为400Ω的定值电阻一个；E．开关两个，导线若干。（1）某同学设计了图甲所示的电路，在该电路中R1应选择阻值为Ω的定值电阻。400（2）请在图乙中按图甲的电路图完成实物连接。（3）该同学在实验中，闭合开关S1、S2时，电流表的示数为I1；闭合开关S1、断开开关S2时，电流表的示数为I2。请写出用已知量和测得量表示的待测干电池的电动势E=。例5.利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻。画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式。176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890×1×100×10×10000×100000×1000