《学生实验：测量电源的电动势和内阻》课件1.ppt

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1、5学生实验：测量电源的电动势和内阻1．掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣．2．学会利用图线处理数据的方法.U1＋I1rU2＋I2r2．实验器材电池(干电池或水果电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等．3．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)把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端．(3)闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I，U)，用同样方法测量几组I、U值，记录在自己设计的表格中．(4)打开电键，整理好器材．④在

2、坐标纸上建立U－I坐标系，依据测量数据在坐标系中画出相应的点，再根据这些点画出直线，如图2－5－2乙所示．画线时应让尽量多的点在直线上，不在直线上的点也要大致相等地分布在直线两侧，个别偏离这条直线过远的点应舍去，不予考虑．5．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或是用水果电池)．(2)由于干电池在大电流放电时老化现象严重，电动势会明显下降，内阻r会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A)，且读数要快，读完后立即切断电源；水果

3、电池的内阻变化也比较明显，测量前应做好充分准备，测量尽量迅速，在内阻发生较大变化之前结束测量．(3)在实验中，U取值不能太小，一般不得小于1V，测得的U、I值不少于5组，且变化范围要大一些，解方程组求解E、r值，取1、4组，2、5组，3、6组求解后，求平均值．(4)两表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的误差.【典例1】在测定一节干电池(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)；B变阻器为(500Ω，0

4、.2A)．(1)电压表应该选____(填“A”或“B”)，这是因为______．(2)变阻器应该选_____(填“A”或“B”)，这是因为_____．解析因电源电动势E＝1.5V<3V，故电压表选B，因为A电压表量程过大，误差较大．变阻器选A，因为A变阻器可满足电路设计要求，且调节方便，便于读数．答案(1)BA电压表量程过大误差较大(2)AB变阻器额定电流过小且调节不方便借题发挥(1)选取电压表、电流表时不要认为量程越大越好，应使指针偏转大一些，以减小读数时的相对误差．(2)滑动变阻器的选取以调节方便为原则，既需考虑最大阻值，又要

5、看额定电流是否符合要求．解析由公式U＝E－Ir，当I＝0时，U＝E，故A项正确．由于纵轴刻度不是从0开始，故B、C项错，D项对．答案AD【典例2】现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案，(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，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＝________.借题发挥因为本题中未知电压表的刻度值，所以必须采用比例法来

6、解决，这是本题的难点，也是解题的突破口．【变式2】如图2－5－5中E为直流电源，R为已知电阻；V为理想电压表，其量程略大于电源电动势，S1和S2均为开关．现要利用图中电路测量电源的电动势E和内阻r，试写出主要实验步骤及结果表达式．综上所述，本实验中滑动变阻器的选择原则是：阻值较小而额定电流较大；电压表的选择原则是：在满足量程要求的前提下选取内阻较大的；电流表的选择需根据电源电动势和选用的滑动变阻器来确定．所以它们的关系可用图2－5－7表示，测量图线为AB，真实图线为A′B.由图线可看出r和E的测量值都小于真实值．r测

7、E真．(2)第二种实验线路测量电源电动势和内阻的第二种接法，如图2－5－8所示．由于电流表的分压作用，U真＝U测＋UA′＝U测＋IRA，RA为电流表的内阻，这样在U－I图线上对应每一个I应加上一修正值ΔU＝IRA，由于RA很小，所以在I很小时，ΔU趋于零，I增大，ΔU也增大，理论值与测量值的差异如图2－5－9所示．由于电流表的分压作用，U真＝U测＋UA′＝U测＋IRA，RA为电流表的内阻，这样在U－I图线上对应每一个I应加上一修正值ΔU＝IRA，由于RA很小，所以在I很小时，ΔU趋于零，I增大，ΔU也增大，理论值与测量值的差异如图

8、2－5－9所示．由图可知：E测＝E真，r测>r真(内阻测量误差非常大)．实际测量时应选电路图2－5－6.【典例3】用如图2－5－10所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0