实验3测量电源的电动势和内阻.docx

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1、实验3测量电源的电动势和内阻[学习目标]1.知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，会设计测量电动势和内阻的电路．2.掌握实验的方法和实验数据处理的方法．[知识探究]一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计1．伏安法由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r，用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图1所示．图12.安阻法由E＝IR＋Ir可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路

2、图如图2所示．图23.伏阻法U由E＝U＋Rr知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图3所示．图3二、实验操作与实验数据的处理1．实验步骤(以伏安法为例)(1)电流表用0～0.6A量程，电压表用0～3V量程，按实验原理图连接好电路．(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大．(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)．用同样的方法测量几组I、U值．(4)断开开关，整理好器材．第1页(5

3、)处理数据，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻．2．实验数据的处理(1)公式法依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值作为测量结果．1＋E2＋E31＋r2＋r3E＝E3，r＝r3.(2)图象法①根据多次测出的U、I值，作U-I图象；②将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E；③横轴截距点(路端电压U＝0

4、)意味着短路情况，它的数值就是短路电流E；r④图线斜率的绝对值等于电池的内阻r，即r＝UE，如图4I＝I短所示．图43．注意事项(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表．(2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化．(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始．如图5所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r＝U

5、求出．I图5第2页[典例剖析]利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差．图6(1)应该选择的实验电路是图6中的________(填“甲”或“乙”)．(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干，以及以下器材：A．电压表(0～15V)B．电压表(0～3V)C．滑动变阻器(0～50Ω)D．滑动变阻器(0～500Ω)实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．(选填相应器材前的字母)(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图7的坐标纸上，

6、请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线．序号123456电压1.451.401.301.251.201.10U(V)电流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480图7(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.【解析】(1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大，用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表

7、分流很小．测量引起的误差小，故选择甲电路图；(2)电源电动势为1.5V，因此电压表量程选择3V，故选B；为使电路中的电流能大范围调节，需选用全阻值小的滑动变阻器，故选C；(3)先描点，然后用平滑的直线第3页连接，就得到电源的伏安特性曲线；(4)由闭合电路的欧姆定律得U＝E－Ir，故U－I图象的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，故E＝1.50V，r≈0.83Ω.【答案】(1)甲(2)BC(3)如图所示(4)1.50(1.49～1.51)0．83(0.81～0.85)选择仪器时注意掌握的原则(1)安全性

8、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，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取