高考物理电学实验精讲精练测定电源的电动势和内阻

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1、测定电源的电动势和内阻一、实验目的1.掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法.2.学会用图象法求电源的电动势和内阻.二、实验原理1.实验依据闭合电路欧姆定律.2.实验电路(如图所示)3.E和r的求解由U=E-Ir,得:,解得:4.作图法数据处理(如图所示).(1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为I短=.(3)图线的斜率绝对值表示r=.三、实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等.四、实验步骤1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按图连接好电路.2.把变阻

2、器的滑片移动到使阻值最大的一端.3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1).用同样方法测量出多组I、U值.填入表格中.4.断开开关,拆除电路,整理好器材.五、数据处理16本实验中数据的处理方法:一是联立方程求解的公式法,二是描点画图法.第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法一:联立六组对应的U、I数据,数据满足关系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r……让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池

3、的电动势E和内阻r的大小.方法二:在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系,在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率绝对值即为电池的内阻r,即r=.六、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池).2.在实验时,电流不能过大,通电时间不能太长,以免对E与r产生较大影响.3.要测出不少于6组的(I,U)数据

4、,且变化范围要大些,然后用方程组求解,并求平均值.4.画UI图线时,由于读数的偶然误差,描出的点不在一条直线上,在作图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.这样就可使偶然误差得到部分抵消,从而提高精确度.5.由于干电池的内阻较小,路端电压U的变化也较小,这时画UI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值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻.七、误差分析1.

5、偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差.(2)用图象法求E和r时,由于作图不准确造成的误差.(3)测量过程中通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化.2.系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差.(1)如图甲所示,在理论上E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确的电源两端电压.而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差,而且电压表示数越大,IV越大.16结论:①当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短路电流测量值=真实值.②E测

6、电路的一部分,故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测),如图乙所示,因为电压表和电池并联,所以r测小于电池内阻r真,因为外电阻R断开时,a、b两点间电压Uab等于电动势E测,此时电源与电压表构成回路,所以Uab<E真,即E测<E真.(2)若采用如图丙所示的电路,IA为电源电流真实值,理论上有E=U+UA+IAr,其中UA不可知,而造成误差,而且电流表示数越大,UA越大,当电流为零时,UA=0,电压为准确值,等于E.结论:①E为真实值.②I短测<I短真.③因为r测=,所以r测>r真,r测为r真和RA的

7、串联值,由于通常情况下电池的内阻较小,所以这时r测的测量误差非常大.一 实验原理与操作[典例1] 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V,内电阻约1Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:A.电流表:量程0.6A,内电阻约1ΩB.电流表:量程3A,内电阻约0.2Ω16C.电压表:量程3V,内电阻约30kΩD.电压表:量程6V,内电阻约60kΩE.滑动变阻器:0~1000Ω,额定电流0.5AF.滑动变阻器:0~20Ω,额定电流2A(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选

8、用________,电压表应选用________,滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号).(2)图为正确选择仪器后,连好的部分电路.为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和

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