实验测定电池的电动势和内阻 学案.doc

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1、第10节实验：测定电池的电动势和内阻一、实验目的(1)知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。(2)学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。(3)尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法。二、实验原理实验电路如图2－10－1所示，根据闭合电路的欧姆定律，改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，联立可解出E、r的值。图2－10－1三、实验器材待测电池一节，电流表(0～0.6A)、电压

2、表(0～3V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。四、实验步骤(1)选定电流表、电压表的量程，按照电路图把器材连接好。(2)把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(图2－10－2中左端)。(3)闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如下表)。(4)多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中。图2－10－2实验序号123456I/AU/V(5)断开电键，整理好器材。五、数据处理依据以上实验步骤测得数据，可以用以下两种方法得到结果。(1)

3、平均值法：利用在实验中测得6组U、I值，分别组成三组方程组，联立解得三个电动势和三个内电阻，分别算出它们的平均值，即E＝，r＝。(2)图像法：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(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，使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即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率大小即为电池的内阻r，即r＝

4、

5、。六、注意事项在实验时应注意以下五点：(1)电池应选使用过一段时间的半新电池，这样可以使路端电

6、压有较大范围的变化值。(2)闭合开关前，一定要把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。(3)在电流表有明显示数且稳定后，再读出电压表读数U和电流表读数I。(4)一般来说电池的电动势和内阻都随着使用时间的增长而变化，实验时不要长时间通电，只是在读数时让电路接通，其他时间要断开电路。(5)该实验中电流表选0～0.6A挡，电压表选0～3V挡。七、误差分析1．系统误差(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接。图2－10－3实测的E和r都小于真实值。(2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接。E测＝E真，r测>r真图2－10

7、－4任一种电路都存在系统误差，若电源内阻较小时，不能采用图2－10－4甲中的测量电路，尽管电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大，因此要选用图2－10－3甲中的测量电路。2．偶然误差主要来源于电压表、电流表的读数以及作U－I图线时描点不准确。八、它案设计1．用电流表和电阻箱测E、r(又叫安阻法)如图2－10－5所示，由E＝IR＋Ir可知，如果能得到I、R的两组数据，也可以得到关于E和r的两个方程，于是能够从中解出E和r。这样，用电流表、电阻箱也可以测定电源的电动势和内阻。2．用电压表和电阻箱测E、r(又叫伏阻法

8、)图2－10－5如图2－10－6所示，由E＝U＋·r可知，如果能得到U、R的两组数据，同样能通过解方程组求出E和r。这样，除了以上两个方法外，还可以用电压表、电阻箱来测定电源的电动势和内阻。图2－10－6考点一实验仪器的选择[例1]　用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验，供选用的器材有A．电流表(量程0～0.6A，RA＝1Ω)B．电流表(量程0～5A，RA＝0.6Ω)C．电压表(量程0～3V，RV＝5kΩ)D．电压表(量程0～15V，RV＝10kΩ)E．滑动变阻器(0～10Ω，额定电流1.5A)F．滑动变

9、阻器(0～2kΩ，额定电流0.2A)G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干(1)实验中电流表应选用________，电压表选用________，滑动变阻器选用________。(用字母代号填写)(2)引起该实验系统误差的主要原因是____________。借题发挥选择实验仪器的三个原则：(1)安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流。(2)精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附

10、近。(3)方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器分压式接法中，在安全的前提下选最大阻值小的要方便，在滑动变阻器限流式接法中，选比待测电阻大几倍的要方便。考点二实物连线及实验数据的处理[例2]　在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1kΩ和0.1Ω，图2－10－7中为实验原理图及所需器件图。(1)在图中画出连线，将器件