测定电池的电动势和内阻

复习回顾：2、电源电动势与内、外电压关系1、闭合电路欧姆定律rREIEUUUIr外内EI短（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短（U=0）（3）图象斜率的绝对值为电源内阻（I=0）I/AU/V0（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势ErUIEr短由U=E-Ir可知，U是I的一次函数。1、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。1122EUIrEUIrAVSR原理：E=U+Ir思考2、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)ARK原理：E=I（R+r)3、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。VRKrRUUE222rRUUE111原理：E=U+URrVR2VR1AAR1R2一、伏安法测电源电动势和内阻实验1、基本原理2、实验基本电路用电流表、电压表与滑动变阻器AV甲Ｕ：路端电压只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r闭合电路的欧姆定律：Ｅ＝Ｕ＋ＩrAV乙Ｉ：通过电源的电流真实值测量值误差分析：0E=U+IrE测E真r测r真E测E真真实值测量值0E=U+IrE测=E真r测r真E测3、系统误差原因分析r测r真r测r真AV甲AV乙E测E真E测=E真1U..2U----------------...真E测EIU1VI2VI1I2I1U..2U..测EIU1AU2AU1I2I真真测rRvRvrr真真测ErRvRvEARrr真测真测EE00仪器选择：电流表：0～0.6A电压表:0～3V滑动变阻器:由测量电流确定，一般电流在0.2A-0.4A,选用阻值较小的，便于调节实验时采用甲图所示电路误差较小vA实验电路及其实物连线图返回甲4、实验数据处理2121211IIIUUIE把所测量的数据代入U=E−Ir，计算出，21121IIUUr同理，把其它几组r2、r3、E2、E3算出来，用公式，即为所测电源的电动势和内阻。3EEEE3213rrrr321①平均值法②图象法EI短（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短（U=0）（3）图象斜率的绝对值为电源内阻U0由U=E-Ir可知，U是I的一次函数。（I=0）rUIEr短I/AU/V0图象在横轴上的截距还是短路电流吗？讨论:将图线延长,与横纵轴的交点各代表什么情况?01.51.00.80.40.60.21.11.21.31.4UI不考虑在坐标纸上以电流I为横轴，路端电压U为纵轴，描点连线画出U-I图线，并延长U-I图线与坐标轴相交，（1）图线跟纵轴的交点即为电动势E的值；（2）图线斜率的绝对值即为内阻的值。I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3丙1.5U/V00.51.01.5I/A0.10.20.30.40.5******甲I/A乙0.51.01.5U/V0.20.30.40.500.10课堂小结U-I法:I-R法：U-R法：ARsVRs1122EUIrEUIrE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)rRUUE222rRUUE111E测E真E测E真AV乙AV甲E测=E真E测=E真r测r真r测r真r测r真r测r真四、重要注意事项（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置（2）使用旧电池（3）实验中将电流不要太大，每次读完数后立即断电（4）画U--I图，描点连线时，应使图线通过尽可能多的点，使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，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，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)U/I/例1.一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图中画出U—I图线，并根据图线读出电池的电动势E=，电池的内阻r=Ω.I(A)U(V)0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.05······1.480.76ErAR1R2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。等于偏大电流表有内阻练习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CDE=I1（R1+RA+r）①E=I2（R2+RA+r）②)R(RIIIIE122121真A211122RIIRIRIr真例3.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。C（8分）现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40Ω的电流表一个，定值电阻R1=150Ω，定值电阻R2=100Ω，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为=，式中各直接测得量的意义是：.2002年河南高考12、R1R2R1R2（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。22121RIIII（2）I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流.测量原理：mAR1mAR2R1E=I1（R1+Rg+r）①E=I2（R1+R2+Rg+r）②联立①②解得22121RIIIIE注意：若只用R2接在电路中，则电流将超过电流表的量程，所以用R1和R2串联接入电路。[解答]：练习某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压表(0-3V,3kΩ),电流表(0-0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω2A)和R2(100Ω0.1A)各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用(选填R1或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E=V;内阻r=Ω.1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA图甲图乙R11.50图线的斜率为0.7/0.37=1.85Ωr=1.85-RA=0.85Ω0.85二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式变式一．实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表，测定电源的电动势和内电阻。如何测？（1）电路如图所示：A（2）主要步骤改变电阻箱阻值R，测出对应的电流I由（E=I1R1+I1r，E=I2R2+I2r）得：211221II)R(RIIE211122IIRIRIr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=tgα。I1I1RrIER变式二．实验中除了待测电源和电键导线外，只有电阻箱和电压表，如何测？（1）电路如图所示V1/IR-r（2）主要步骤改变电阻箱阻值R，测出对应的电压U由，求出电源的电动势和内阻rRUUE111rRUUE2221/U1/R00111rUEER变式三．今有一个阻值为5Ω的定值电阻，一个理想电压表(量程大于电源电动势)，开关及导线若干，能否测电源电动势和内阻？（2）主要步骤：（3）电源电动势和内阻：RUUUr221闭合K1、K2，记下电压表读数U2（1）电路如图所示：断开K2、闭合K1，记下电压表读数U1E=U1变式四．今有一个阻值为10Ω的定值电阻，一个电压表，开关和导线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。要求：①画出实验电路图②简要写出完成接线后的实验步骤③写出需测量的量，计算电源内阻的表达式（1）电路如图所示：（2）主要步骤：断开K2、闭合K1，记下电压表偏转格数N1闭合K1、K2，记下电压表偏转格数N2（3）电源内阻：221221NNN10RNNNrΩ变式五．有两只伏特表V1和V2，量程已知，内阻不知，另有一干电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）要求：①画出测量时所用的电路图②以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式（1）电路如图所示：S1V1S2V2（2）主要步骤：闭合S1、S2，记下V1的读数U1，则rRUUEV111由上两式可得：'1121UUUUE闭合S1、断开S2，记下V1的读数，V2的读数U2，则rRUUUEV1'12'1'1UAV（一）AV（二）变式六.判断下列电路能否测电源电动势和内阻（电表都是理想电表）AV（三）已知电阻AV（四）已知电阻变式七．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