测量电源的电动势和内阻

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1、4.2测量电源的电动势和内阻课标要求1．掌握利用电压表和电流表测量电池电动势和内电阻的方法；2．学会利用图线处理数据的方法。3．使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。课前复习图（1）1．测量电源的电动势和内阻的原理（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图（1）所示：测出两组U、I值，就能算出电动势和内阻。原理公式：（2）用电流表、电阻箱测量。如图（2）所示：图（2）测出两组I、R值，就能算出电动势和内阻。原

2、理公式：（3）用电压表、电阻箱测量。如图（3）所示：图（3）测出两组U、R值，就能算出电动势和内阻。原理公式：自主探究一、测量电路设计图（1）下面我们以图（1）所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。思考与讨论：怎样设计需要的器材及实验过程？提示：1．测量电源的电动势和内阻的实验器材：电池（待测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线，坐标纸。2．测量电源的电动势和内阻的实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读

3、数，用同样方法测量并记录几组I、U值。（4）断开电键，整理好器材。二、数据处理方法思考与讨论1：怎样处理实验数据？提示：1、代数法，运用方程组E=U1+I1r,E=U2+I2r,求解E和r.为了减小实验误差，应该多找几组数据求平均值。2、图像法：在坐标纸上建立坐标系，纵轴为U，横轴为I，一条倾斜直线，斜率即为内阻的大小，图像与U轴交点即为电源电动势。思考与讨论2：怎样分析实验过程中的误差？提示：1、安培表外接外接法电路如图——1所示，由于电流表得分压，电压表测得的电压并不是真正的路端电压，这种接法测量值和真实值之间的关系如何呢？图——1设滑动变阻器的滑片在某一位置时电路

4、中的电流表的示数为I1,电压表的示数为U1,改变滑片的位置，电流表中的示数为I2,电压表的示数为U2由闭合电路的欧姆定律得：如果不考虑电表的影响则有E=U1+I1r①E=U2+I2r②图——2解得：如果考虑电表的影响，设电流表的内阻为RA则有③④解得：电流表外接时，由于测量的电流是干路中的电流，测量的电压比路端电压小，所以，同一个电流I下，电压的测量值总是在电压的真实值的下方，反映在图像上如图——2所示。比较可得：＝，＞，测量的内电阻比真实的内电阻大，多的数值为电流表的内阻，由于一般电源的内阻和电流表的内阻相差不多，采用这种接法时，使得内电阻测量的误差非常大，一般不采用

5、这种接法。2、电流表内接图——3电流表内界的电路如图——3所示,由于电压标的分流，测得的电流并不是通过电源的电流，采用这种接法时，电动势和内阻的测量值和真实值之间又有什么关系呢？设滑动变阻器的滑片在某一位置时电路中的电流表的示数为I1,电压表的示数为U1,改变滑片的位置，电流表中的示数为I2,电压表的示数为U2由闭合电路的欧姆定律得：如果不考虑电表的影响则有E=U1+I1r①E=U2+I2r②解得：如果考虑电表的影响，设电流表的内阻为RV则有③④解得:比较可得：＜，＜，测量的内电阻和电动势都比真实的内电阻和电动势小，由于电压表的内阻RV一般比较大，并且U2－U1比较小，

6、所以很小，它的数值对实验影响小，采用这种接法时，使得内电阻和电动势测量的误差较小，一般采用这种接法测电动势和内电阻。思考与讨论3：测量电源的电动势和内阻需要注意哪些事项？提示：（1）实验电路图：安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。（2）测量误差：E、r测量值均小于真实值。（3）安培表一般选0－0.6A档，伏特表一般选0－3V档。（4）电流不能过大，一般小于0.5A。四、典型例题知识点1：仪器选择例1：在测一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为2Ω）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为（20Ω，3A）

7、，B变阻器为（500Ω，0.2A）。电压表应该选（填A或B），这是因为。变阻器应该选（填A或B），这是因为。答案：B、A电压表量程过大，读数误差较大；A、B变阻器额定电流过小，调节不方便。点拨提升：关于仪器选择上，应该根据题目中的的待测元件的需要，选择最合适的的电表，量程一般稍大于电源电压，滑动变阻器的选择原则是根据操作方便，选择阻值小，额定电流大的滑动变阻器。知识点2：伏安法的应用例2、如图，R为已知电阻，Rx为待测电阻，K1为单刀单掷开关，K2为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（内阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势