《第12章 3.實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量》課件、同步練習(xí)、導(dǎo)學(xué)案

實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量第十二章電能能量守恒定律

外電路內(nèi)電路由導(dǎo)線、電源、用電器連成的電路叫做閉合電路。用電器和導(dǎo)線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路。1.閉合回路的組成2.閉合電路的歐姆定律（1）內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。（2）表達(dá)式：（3）適用范圍：外電路為純電阻的閉合電路

3.

路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系

4.路端電路與電流的關(guān)系

外電壓內(nèi)電壓

②在橫軸上的截距表示電源短路電流③圖象斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻

內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害電流表電壓表滑動變阻器

1.基本原理：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗路端電壓通過電源的電流

2.實驗基本電路：

R

SEr

3.數(shù)據(jù)記錄：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗實驗次數(shù)123456電壓U/V電流I/A

R

SEr

4.數(shù)據(jù)處理：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗實驗次數(shù)123456電壓U/V電流I/A

但是由于數(shù)據(jù)的偶然誤差大，使得實驗結(jié)果的誤差可能很大。方法一：解方程組法

4.數(shù)據(jù)處理：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗實驗次數(shù)123456電壓U/V電流I/A方法二：圖象法

5.注意事項：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗（1）電壓表、電流表要選擇合適的量程，使測量時指針的偏角大一些，減小讀數(shù)時的誤差。（2）為了使電池的路端電壓變化較明顯，電池的內(nèi)阻宜大些。也可以將一個定值電阻與電池串聯(lián)在一起作為電源，不過要注意測量結(jié)果減去定值電阻才是電池內(nèi)阻。（3）干電池在大電流放電時，電動勢會明顯下降，內(nèi)阻會明顯增大，故在實驗中，不要將電流調(diào)得過大，且讀取電表數(shù)據(jù)要快，每次讀完立即斷開電鍵。

5.注意事項：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗

也就是說它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。

6.誤差分析：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗

（2）系統(tǒng)誤差：選用電路圖時，實驗電路中的電流表也有內(nèi)接法和外接法之分，兩種方式測量都會帶來誤差。

6.誤差分析：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗內(nèi)接法（安培表內(nèi)接在并聯(lián)電路之內(nèi)的電路）

∴E測<E真

，

r測<r真

斜率增大UIE測IAOUE真I真

6.誤差分析：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗外接法（安培表外接在并聯(lián)電路之外的電路）

∴E測=E真

，r測>r真

該電路適用于電源內(nèi)阻很大的情況IEIUVUI測短OU路I真短

6.誤差分析：一、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗

為了減小系統(tǒng)誤差，所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該大一些。所以應(yīng)采用內(nèi)接法。

變式一實驗中除了待測電池和電鍵導(dǎo)線外只有電阻箱和電流表，如何測？二、電源電動勢與內(nèi)阻測量的基本情景變式（1）電路如圖所示：

（2）主要步驟：得：變式一實驗中除了待測電池和電鍵導(dǎo)線外只有電阻箱和電流表，如何測？二、電源電動勢與內(nèi)阻測量的基本情景變式（1）電路如圖所示：

（3）數(shù)據(jù)處理：

1/IR

0變式二實驗中除了待測電源和電鍵導(dǎo)線外，只有電阻箱和電壓表，如何測？二、電源電動勢與內(nèi)阻測量的基本情景變式（1）電路如圖所示：（2）主要步驟：

由：求出電源的電動勢和內(nèi)阻變式三今有一個阻值為5Ω的定值電阻，一個理想電壓表（量程大于電源電動勢），開關(guān)及導(dǎo)線若干，能否測電源電動勢和內(nèi)阻？二、電源電動勢與內(nèi)阻測量的基本情景變式（1）電路如圖所示：（2）主要步驟：

電源電動勢和內(nèi)阻：

變式四今有一個阻值為10Ω的定值電阻，一個電壓表，開關(guān)和導(dǎo)線若干，電壓表表盤上有刻度但無刻度值。請設(shè)計一個能測定某電源內(nèi)阻的實驗方案（已知電壓表內(nèi)阻很大，電壓量程大于電動勢，電源內(nèi)阻約為幾歐）。二、電源電動勢與內(nèi)阻測量的基本情景變式（1）電路如圖所示：（2）主要步驟：

電源內(nèi)阻：

變式五有兩只伏特表V1和V2，量程已知，內(nèi)阻不知，另有一干電池，它的內(nèi)阻不能忽略，但大小未知。只有這兩只伏特表，電鍵和連接導(dǎo)線若干，要求通過測量計算出干電池的電動勢（已知電動勢不超過伏特表的量程）二、電源電動勢與內(nèi)阻測量的基本情景變式（1）電路如圖所示：（2）主要步驟：

由上兩式可得：

《3.實驗:電池電動勢和內(nèi)阻的測量》同步練習(xí)一、實驗原理和方法1.伏安法:如圖所示,由E=U+Ir知,只要測出U、I的兩組數(shù)據(jù),就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程,從而解出E、r。2.安阻法:由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的兩組數(shù)據(jù),列出關(guān)于E、r的兩個方程,就能解出E、r。用到的器材有電池、開關(guān)、電阻箱、電流表,電路圖如圖所示。3.伏阻法:由E=U+r知,如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù),列出關(guān)于E、r的兩個方程,就能解出E、r,用到的器材是電池、開關(guān)、電阻箱、電壓表,電路圖如圖所示。二、伏安法測量電池的電動勢和內(nèi)電阻1.實驗器材待測電池一節(jié),電流表(0~0.6A),電壓表(0~3V)各一個,滑動變阻器一只,開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。2.實驗步驟(1)確定電流表、電壓表的量程,按圖連接好電路,并將滑動變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端。(2)閉合開關(guān)S,接通電路,將滑動變阻器的滑片由一端向另一端移動,從電流表有明顯讀數(shù)開始,記錄一組電流表、電壓表讀數(shù)。(3)用同樣的方法,依次記錄多組U、I值。(4)斷開開關(guān)S,拆除電路。(5)利用公式法或圖像法求出電池的電動勢和內(nèi)阻。3.實驗數(shù)據(jù)的處理(1)計算法:由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得可以利用U、I的值多求幾組E、r的值,算出它們的平均值。(2)作圖法:①本實驗中,為了減少實驗誤差,一般用圖像法處理實驗數(shù)據(jù),即根據(jù)多次測出的U、I值,作U-I圖像;②將圖線兩側(cè)延長,縱軸截距點意味著斷路情況,它的數(shù)值就是電池電動勢E;

③橫軸截距點(路端電壓U=0)意味著短路情況,它的數(shù)值就是4.注意事項(1)為使電池的路端電壓有明顯變化,應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表。(2)實驗中不能將電流調(diào)得過大,且讀數(shù)要快,讀完后立即切斷電源,防止干電池因大電流放電時間過長導(dǎo)致內(nèi)阻r發(fā)生明顯變化。(3)當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時,作圖象,縱軸單位可取得小一些,且縱軸起點可不從零開始。(4)如圖所示,此時圖線與縱軸交點仍為電池的電動勢E,但圖線與橫軸交點不再是短路電流,內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)的兩點用5.誤差分析(1)偶然誤差:主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U-I圖像時描點不準(zhǔn)確。(2)系統(tǒng)誤差:主要原因是電壓表的分流作用,使得電流表上讀出的數(shù)值比流過電源的電流偏小一些。U越大,電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大,將測量結(jié)果與真實情況在U-I坐標(biāo)系中表示出來,可以得到E測<E真,r測<r真。實例引導(dǎo)一、伏安法測E、r的儀器選擇與數(shù)據(jù)處理例1在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中。(1)備有如下器材A.干電池1節(jié)B.滑動變阻器(0~20Ω)C.滑動變阻器(0~1kΩ)D.電壓表(0~3V)E.電流表(0~0.6A)F.電流表(0~3A)G.開關(guān)、導(dǎo)線若干其中滑動變阻器應(yīng)選

,電流表應(yīng)選

。(只填器材前的序號)

(2)為了最大限度地減小實驗誤差,請在虛線框中畫出該實驗最合理的電路圖。

(3)某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U-I圖像如圖所示,由圖像可得電池的電動勢為

V,內(nèi)阻為

Ω。

(4)寫出該實驗誤差的原因:

;電動勢的測量值

真實值,內(nèi)阻的測量值

真實值。(后兩空均選填“大于”“等于”或“小于”)

解析:(1)滑動變阻器的最大值一般為待測電阻的幾倍時較好,在該實驗中因干電池內(nèi)阻比較小,故滑動變阻器選擇較小一點的即可,故滑動變阻器應(yīng)選B。(也可以從便于調(diào)節(jié)的角度來分析,應(yīng)該選擇阻值較小的滑動變阻器)電流表的量程要大于電源允許通過的最大電流,對于干電池來講,允許通過的最大電流一般是0.5

A,且為便于讀數(shù),故需要選擇0~0.6

A,所以電流表應(yīng)選E。(2)電路圖如圖所示。

(4)由于電壓表的分流作用,使電流表讀數(shù)總是比干路電流小,造成E測<E真,r測<r真。答案:(1)B

E

(2)見解析圖

(3)1.5

1

(4)電壓表的分流

小于

小于二、實驗方案的拓展例2某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻,使用的器材還包括定值電阻(R0=5Ω)一個,開關(guān)兩個,導(dǎo)線若干,實驗原理圖如圖(a)所示。(1)在圖(b)的實物圖中,已正確連接了部分電路,請完成余下電路的連接。(2)請完成下列主要實驗步驟:①檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零;調(diào)節(jié)電阻箱,示數(shù)如圖(c)所示,讀得電阻值是

;

②將開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2斷開,電壓表的示數(shù)是1.49V;③將開關(guān)S2

,電壓表的示數(shù)是1.16V;斷開開關(guān)S1。

(3)使用測得的數(shù)據(jù),計算出干電池的電動勢是

,內(nèi)阻是

(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

答案:(1)如圖所示

(2)①20Ω

③閉合

(3)1.49V0.69Ω1.(多選)用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,下列說法錯誤的是(

)A.應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源,以使電壓表讀數(shù)變化明顯B.應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C.移動滑動變阻器的滑片時,不能使滑動變阻器短路造成電流表過載D.使滑動變阻器阻值盡量大一些,測量誤差才小解析:伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻實驗中,應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表,滑動變阻器阻值不能太大,如果太大不便于調(diào)節(jié)。答案:BD2.如圖a是“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路,如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實驗,實驗時會發(fā)現(xiàn),當(dāng)滑動變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時,電壓表讀數(shù)變化很小,為了較精確地測量一節(jié)新干電池的內(nèi)阻,加接一定值電阻,實驗電路原理圖如圖b。可用以下給定的器材和一些導(dǎo)線來完成實驗,器材:量程3V的理想電壓表V,量程0.6A的電流表A(具有一定內(nèi)阻),定值電阻R0(R0=1.5Ω),滑動變阻器R1(0~10Ω),滑動變阻器R2(0~200Ω),開關(guān)S。(1)為方便實驗調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,滑動變阻器應(yīng)選用

(選填“R1”或“R2”)。

(2)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖c中完成實物連接圖。(3)實驗中改變滑動變阻器的阻值,測出幾組電流表和電壓表的讀數(shù)在給出的U-I坐標(biāo)系中畫出U-I圖線如圖d所示,則新干電池的內(nèi)阻r=

Ω。(保留兩位有效數(shù)字)

(2)根