鲁教版高中物理选修3-1第11讲：实验：测定电池的电动势和内阻（学生版）

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1、实验：测定电池的电动势和内阻址大脑体竄）,4作业完成情沉）1.进一步学习电路的串联和并联，理解串、并联电路的电压关系、电流关系和电阻关系，并能运用其解决有关关问题。2.进而利用电路的串、并联规律分析电表改装的原理。3.掌握实验测定电池的电动势和内阻原理和步骤。实验测定电池的电动势和内阻：一、实验目的（是什么）1.常握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法。2.学会用图像法求电源的□二、实验原理（是什么）1.实验依据闭合电路欧姆定律。2.实验电路如图实一7—1所示3.F和厂的求解由U=E—Ir,U=E—Irlk=E~hrr，解得：VIxU-mE~Ti-A鸟一从1.作图法数据处理如图实

2、一7—2所示。图实_7_2（1）图线与纵轴交点为代F（2）图线与横轴交点为/短（3）图线的斜率绝对值表示r=^y。三、实验器材（有哪些）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（怎么做）1.电流表用0.6A暈程，电压表用3V量程，按图连接好电路。2.把变阻器的滑片移动到使阻值o3.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（齐，用同样方法测量出多组I、〃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（怎么办）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o第1组第2组第3组第4组第5组第6组

3、U/NZ/A方法一：联立六组对应的久/数据，数据满足关系式U=E—"、lh=E—际、lh=E—5……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，这样解得三组从厂，取其平均值作为电池的电动势0和内阻z•的大小。方法二：在坐标纸上以路端电压〃为纵轴、干路电流/为横轴建立〃一/坐标系，在坐标平面内描出各组（厶0）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AU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厂，即厂=—。六、注意事项（有哪些）1.为了使电池的路端电压变化

4、明显，电池的内阻（选用已使用过一段时间的干电池）。2.在实验吋，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对E与厂产生较大彫响。3.要测出不少于6组的（/,〃数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值。1.画图线时，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。2.由于干电池的内阻较小，路端电压〃的变化也佼小，这时画"/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（横坐标八必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是

5、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（为什么）1.偶然误差（D由读数不准和电表线性不良引起误差。（2）用图像法求〃和尹时，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，都会引起氏厂变化。2.系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。⑴如图实一7—3甲所示，在理论上4/7+（厶+厶"，其中电压表示数〃是准确的电源两端电压。而实验屮忽略了通过电压表的电流厶而形成误差，而且电压表示数越犬，厶越人。图实一7—3结论：①当电压表示数为零时，厶=0,厶=/短，短路电流测量值=②血〈心。③因为心=于，所以厂测“其。从电路的角度看，电

6、压表应看成内电路的一部分，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0•测和伏則），如图乙所示，因为电压表和电池并联，所以小于电池内阻ZH，因为外电阻斤断开时，a、〃两点间电压儿等于电动势£测，此时电源与电压表构成回路，所以UMEm即EME*⑵若采用如图实一7—4甲所示的电路，人为电源电流真实值，理论上有E=U+U,+kr.其中仏不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，仏越大，当电流为零吋，«=0,电压为准确值，等于幺甲结论：①E为真实值。②刀短测〈I短氏。F③因为厂测=产，所以心为心和爪的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时厂测的测為测量误差非常大。鸟特色讲解）类型一

7、：实验测定电池的电动势和内阻例1.（2014•江苏名校联考）某同学要测定一电源的电动势庁和内电阻厂，实验器材有：一只DIS电流传感器（可视为理想电流表，测得的电流用/表示），一只电阻箱（阻值用斤表示），一只开关和导线若干。该同学设计了如图实一9—5甲所示的电路进行实验和采集数据。甲乙图实_7_5:::••••••••:••••::••••••••••••••••lsi⑴该同学设计实验的原理表达式是4（用/、I、斤表示）。