伏安法测电源的电动势与内电阻

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1、专题讲座：伏安法测电源的电动势与内电阻主要方法：①一滑动变阻器，一电流表，一电压表。②一电流表，一电阻箱。③一电压表，一电阻箱。④一电流表，两定值电阻。⑤一电压表，两定值电阻。方法一：一滑动变阻器，一电流表，一电压表。（一）实验原理1．公式法：根据全电路殴姆定律：；解得：；；2．图解法：根据全电路殴姆定律：，对于一定的电源来说，电动势及电阻均是恒定不变的，所以输出电压与电流I的关系成线性一次函数，作出图线，当时，，图线的斜率为电池的内阻。此方法的优点：①直观。②减小误差。注意此图解中三种图的不同涵义（见右图所示）。（二）方法的系统误差1．电流表内接法：由于电压表的内阻不是无穷大，所以电流表的读

2、数与流过电池中的电流不相等。严格来说应该是：，所以当时，；所以U轴上的截距为：，即：；所以测得的电动势为外电路断开时电压表测得的的电池两端的电压值，测得的内阻为电压表与电源内阻的并联值。-7-结论：测得的电动势与内阻都偏小。适用条件：RV>>r内。2．电流表外接法：全电路欧姆定律为：当时，，。所以测得的电动势是正实值，内阻为电流表内阻与电池内阻的串联值。结论：，适用条件：RA<<。题选1.用电流表和电压表测定电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1Ω和1kΩ，右下图为所需的实验器材:(1)请你先在虚线方框内画出实验电路图，再用实线代替导线把实验器材连成实验电路，注意两个电

3、表选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大：组别I/AU/V10.101.3220.201.3030.301.2440.351.1850.451.1260.541.05(2)一位同学记录的六组实验数据见表，试根据这些数据在图中画出Ｕ－Ｉ图线，根据图线求出电池的电动势ε＝Ｖ，内阻ｒ=Ω。 -7-题选2.我们都有过这样的体验：手电筒里的两节干电池用久了以后，灯泡发红光，这就是我们常说的“电池没电了”。有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。某同学为了检验此人的做法是否合理，设计了下面的实验：(1)该同学设计了如右图(甲)所示的电路来分别测量新旧干电池的电动势和内

4、阻，并将测量结果描绘成如右图(乙)所示的U—I图像。由图像可知：新电池：电动势ε１＝V；内阻r１=Ω；旧电池：电动势ε２＝V；内阻r２＝Ω。(2)计算新旧电池各一节串联作电源使用时的效率。(手电筒的小灯泡上标有“3V，2W”)(3)计算上小题中旧电池提供的电功率和它本身消耗的电功率分别是多少。(4)你认为新旧电池搭配使用的做法是否合理，简述理由。方法二.一电流表，一电阻箱1．测量电路图：2．测量原理：若不考虑电流表的内阻，则根据全电路欧姆定律：，因为，所以这与伏安法（电流表外接法）的测量是完全相同的。3．数据处理的特点：测量次数12345678910电阻R电流I电压U=IR根据电流（I）与

5、电压（U），作出U——I图线，U轴的截距为ε，内阻。4．误差分析：若考虑电流表的内阻，全电路欧姆定律为：则：，，5．适用条件：RA<<。方法三.一电压表，一电阻箱1．测量电路图：2．测量原理：若不考虑电压表的内阻影响，则根据全电路欧姆定律：，因为，-7-这与伏安法（电流表内接法）的测量是完全相同的。3．数据处理的特点：测量次数12345678910电阻R电压U电流根据电流（I）与电压（U），作出U——I图线，U轴的截距为ε，内阻。4．误差分析：若考虑电压表的内阻，全电路欧姆定律为：；当电阻箱的电阻为无穷大时，则，所以U轴的截距为，；5．适用条件：RV>>r。习题1.欲测定一只电池的电动势和内阻

6、，现有器材如下面的左实物图所示，其中有：电流表A，电阻箱R，电键K，导线若干.只用这些器材能否测出该电池的电动势和内阻?如能，请在实物图上连成测量电路，并简要叙述实验步骤，列出计算式.如不能，说明理由。习题2.现有一只电阻箱、一个开关、若干导线和一只电流表，该电流表表头上有刻度但无刻度值，请设计一个能测定其电源内阻的实验方案.(已知电流表内阻很小，电流表量程符合要求，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)写出用测得的量计算电源内阻的表达式：r=。习题3.（01上海）要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势ε与内电阻r（约几殴），提供下列器

7、材：电压表V1（量程3V，内阻1KΩ），电压表V2（量程15V，内阻2KΩ），电阻箱（0--9999Ω），电键，导线若干。某同学用量程为15V的电压表连接成右图所示的电路，实验步骤如下：-7-（1）合上电键S，将电阻箱R阻值调到R1=10Ω，读得电压表的读数为U1。（2）将电阻箱R阻值调到R2=20Ω，读得电压表的读数为U2。由方程，，解出ε、r。为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中应