第2章恒定电流 第9节实验：测定电池的电动势和内阻

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1、第九节　实验：测定电池的电动势和内阻学习目标：1.了解并掌握测定电池的电动势与内阻的原理．2．掌握实验方法，并学会处理实验数据．重点难点：掌握实验原理，合理处理实验数据．易错问题：数据处理．课标定位一、实验目的1．进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用．2．学会用伏安法测电池的电动势和内阻．3．学会利用图象处理实验数据．二、实验原理1．原理图如图2－9－1所示．图2－9－12．原理：通过改变滑动变阻器的阻值，用电压表和电流表测出每种状态(最少两种)下的U、I值，列出两个方程，即可求出电动势E和内阻r.即联立求解可得三、实验器材被测电池(干电池)、电流表

2、、电压表、滑动变阻器、电键和导线等．四、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按图2－9－1所示电路把器材连接好，如图2－9－2所示．图2－9－22．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大．3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组I和U的值．4．断开电键，整理好器材．5．数据处理：用原理中的方法计算或从U－I图象中找出E和r.一、测量数据处理方法1．代数法：运用解方程组求解E和r.为了减小实验的偶然误差，应该利用U，I值多求几组E和r的值，算出它们的平均值．2．图象法对于E、r一定的电源，路端电压U

3、与通过干路的电流I，U－I图象应该是一条直线，这条直线与纵轴的交点表示电源的电动势，与横轴I的交点表示短路电流，图线斜率的绝对值表示电源的内阻．二、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大一些，实验中不要将I调得过大；读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化．2．在画U－I图象时，要尽量使多数点落在直线上，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，这样可减小偶然误差，提高测量精确度．3．干电池内阻较小时U的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图2－9－3甲所示的状况，下部分

4、大面积空间得不到利用，为此可使坐标不从零开始，如图乙所示，纵坐标不从零开始，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小些．此时图线与横轴交点不表示短路电流，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝计算出电池的内阻r.图2－9－3三、误差分析造成误差的主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些．U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大．作图不准确会造成偶然误差．采用课本图2.9－1电路时E测

5、电流表变阻器电压表变阻箱主要仪器原理电路图电流表变阻箱(2010年常熟高二检测)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A．待测干电池(电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω)B．电流表G(满偏电流Ig＝3mA，内阻Rg＝10Ω)例1类型一实验器材与电路的选择C．电流表A(0～0.6A，内阻0.1Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω，10A)E．滑动变阻器R2(0～200Ω，1A)F．定值电阻R0(990Ω)G．开关和导线若干(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图2－9－5甲中的a、b两个参考实验电路．其中

6、合理的是图________所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选________(填写器材的字母代号)．(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.图2－9－5【解析】(1)电路a中电流表A和定值电阻R0组成的电压表量程为0.6×990.1V≈594V，而电源电动势仅约为1.5V，所以电路a不合理，电路b合理，电源的内阻较小，又滑动变阻器采用限流式改变电路，

7、所以用滑动变阻器R1改变电路较为方便．(2)根据实验原理可知电流表G的读数乘以(10＋990)Ω，即为电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以(10＋990)Ω＝1000Ω，可得电源电动势E＝1.48×10－3×1000V＝1.48V；从图线上取两点得电池的内阻【答案】(1)bD(2)1.48(1.47～1.49均正确)0．8(0.78～0.82均正确)(2009年高考海南卷)图2－9－6甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大

8、得多)，A2为理想电流表．例2类型二电路的连接和实验数据的处理图2