陜西省安康市石泉縣江南高級中學高中物理選修3142測定電池的電動勢和內阻學案

4.2測定電池的電動勢和內阻預習案如圖所示的電路，閉合開關s，調節(jié)滑動變阻器的觸頭，電壓表讀數(shù)為U1=2.5V時電流表讀數(shù)I1=1.0A，改變滑動變阻器的觸頭位置，電壓表讀數(shù)為U1=2.0V時電流表讀數(shù)I1=2.0A，求電源的電動勢和內電阻.(電壓表看成理想電表)一．原理：通過改變滑動變阻器的阻值，用電壓表和電流表測出每種狀態(tài)(最少兩種)下的U、I值，列出兩個方程，即可求出電動勢E和內阻r.二、測量數(shù)據(jù)處理方法1．代數(shù)法：運用解方程組求解E和r.為了減小實驗的偶然誤差，應該利用U，I值多求幾組E和r的值，算出它們的平均值．2．圖象法對于E、r一定的電源，路端電壓U與通過干路的電流I，U－I圖象應該是一條直線，這條直線與縱軸的交點表示電源的電動勢，與橫軸I的交點表示短路電流，圖線斜率的絕對值表示電源的內阻．三、誤差分析造成誤差的主要原因是未考慮電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比實際的總電流(即流過電源的電流)要小一些．U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大．E測<E真，r測<r真四、注意事項1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大一些，實驗中不要將I調得過大；讀完U和I的數(shù)據(jù)后應立即斷開電源，以免干電池在大電流放電時極化現(xiàn)象嚴重，使得E和r明顯變化．2．在畫U－I圖象時，要盡量使多數(shù)點落在直線上，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側，個別偏離直線太遠的點可舍去，這樣可減小偶然誤差，提高測量精確度．3．干電池內阻較小時U的變化較小，坐標圖中數(shù)據(jù)點將呈現(xiàn)如圖2－9－3甲所示的狀況，下部分大面積空間得不到利用，為此可使坐標不從零開始，如圖乙所示，縱坐標不從零開始，把縱坐標的比例放大，可使結果的誤差減小些．此時圖線與橫軸交點不表示短路電流，計算內阻要在直線上任取兩個相距較遠的點，用r＝ 計算出電池的內阻r.課堂練習:1．在用圖2－9－9甲所示的電路測電池電動勢和內電阻時，由于電壓表的分流作用造成系統(tǒng)誤差，圖2－9－9乙所示的U－I圖象中有兩條直線AB和A′B，其中一條是根據(jù)實測數(shù)據(jù)畫出的直線，另一條是修正電壓表分流所引起的誤差得到的直線，由圖可知，正確的是()A．AB是根據(jù)實測數(shù)據(jù)畫出的直線B．A′B是根據(jù)實測數(shù)據(jù)畫出的直線C．路端電壓U越大，通過電壓表的電流越大D．由于電壓表的分流作用，使電池電動勢和內電阻的測量值都小于真實值2.用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內阻r，所用的電路如左下圖所示，一位同學測得的五組數(shù)據(jù)如表中所示.I/A0.120.200.310.320.50U/V1.371.321.241.181.10（1）試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在右上圖中作U—I圖線.（2）根據(jù)圖線得出電池的電動勢E=_______V，根據(jù)圖線得出的電池內阻r=_______Ω.（3）若不作出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，可利用公式E=U1+I1r和E=U2+I2r算出E和r，這樣做可能得出誤差較大的數(shù)值，選用第_______組和第_______組的數(shù)據(jù)，求得E和r誤差最大？3.在用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內阻的實驗中：（1）畫出實驗電路圖(誤差要小)（2）現(xiàn)備有以下器材：A．干電池1個B．滑動變阻器（050Ω）C．滑動變阻器（01750Ω）D．電壓表（03V）E．電壓表（015V）F．電流表（00.6A）G．電流表（03A）其中滑動變阻器應選______，電流表應選______，電壓表