12.3 電池電動勢和內(nèi)阻的測量 課件 -高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

1.3平拋運(yùn)動1.3平拋運(yùn)動第十二章電能能量守恒定律

第三節(jié)電池電動勢和內(nèi)阻的測量高中物理必修第三冊伏安法【實(shí)驗(yàn)器材】電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y量電源電動勢和內(nèi)阻【實(shí)驗(yàn)步驟】1.電流表電壓表選擇合適量程，連接好電路?；瑒幼冏杵鞯幕频绞棺柚底畲蟮囊欢?。2.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)。用同樣的方法再測量幾組I、U值，填入表格中。3.斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材?！緦?shí)驗(yàn)原理】閉合電路的歐姆定律2.用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖所示。E伏安法【數(shù)據(jù)處理】(1)為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池。(2)電流不要過大，應(yīng)小于0.5A，讀數(shù)要快。(3)要測出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些。（6）畫U--I圖線時，坐標(biāo)軸的單位選擇要恰當(dāng)，使作出的圖線基本充滿整個區(qū)域?yàn)橐?，不能使圖線位于某一角上；（7）使用U--I圖線計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用公式計(jì)算出電源的內(nèi)阻r。(4)若U－I圖線縱軸刻度不從零開始，則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻應(yīng)根據(jù)r＝________確定。伏安法【注意事項(xiàng)】1.誤差來源：電壓表分流。路端電壓越大，電壓表分流越多。AVSE,r···2.適用情況①內(nèi)阻r很小(干電池)②滑動變阻器R阻值要小誤差分析（1）電壓表內(nèi)阻越大，電壓表分流越小，系統(tǒng)誤差越小。（2）電壓表內(nèi)阻已知，可求流過電壓表的電流，可消除系統(tǒng)誤差。電流表外接法相對電源3.說明：伏安法【誤差分析】把電源和電壓表并聯(lián)的整體看成一個一新電源（等效電源）.4.等效電源法r測

<r真

E測

<E真等效電源的內(nèi)阻r測為r和RV的并聯(lián)總電阻等效電源的電動勢

E測為電壓表和電源并聯(lián)（電流表處斷路）后的路端電壓口訣：小外偏小電表內(nèi)阻已知，可消除系統(tǒng)誤差。5.U-I圖像修正法UIO測量值真實(shí)值電流表外接法AVSE,r···伏安法

E測<E真

r測<r真1.誤差來源：電流表表分壓。通過電源的電流越大，電流表分壓越多。2.適用情況①內(nèi)阻r很大(水果電池)②滑動變阻器R阻值要大（1）電流表內(nèi)阻越小，電流表分壓越小，系統(tǒng)誤差越?。?）電流表內(nèi)阻已知，可求電流表兩端電壓，可消除系統(tǒng)誤差。3.說明：相對電源AVSE,r···電流表內(nèi)接法4.等效電源法電流表和電串聯(lián)的整體等效為一新電源（等效電源）,

E測=E真

r測>r真等效電源的電動勢

E測為電流表和電源串聯(lián)（電流表處斷路）后的路端電壓

E測=E真伏安法【誤差分析】等效電源的內(nèi)阻r測為r和RA的串聯(lián)總電阻.口訣：大內(nèi)偏大電表內(nèi)阻已知，可消除系統(tǒng)誤差。5.U-I圖像修正法AVSE,r···電流表內(nèi)接法

E測=E真

r測>r真UIO測量值真實(shí)值伏安法不考慮電表影響考慮電表影響r

測

=r+RA>r

E測=E解得解得AVSE,r···6.計(jì)算法伏安法1.原理：E=I（R+r)ASE,rR安阻法2.誤差分析：等效電源法

E測=E真

r測>r真電表內(nèi)阻已知，可消除系統(tǒng)誤差。1.原理：VE

rSR伏阻法2.誤差分析：等效電源法r測

<r真

E測

<E真電表內(nèi)阻已知，可消除系統(tǒng)誤差?！揪毩?xí)】

(2021·山東煙臺市適應(yīng)性模擬)某實(shí)驗(yàn)小組欲測定一硅光電池的電動勢和內(nèi)電阻，可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材如下：

待測硅光電池E(電動勢約為1.3V，內(nèi)阻約為100Ω)；直流電流表A1(量程0～12mA，內(nèi)阻為50Ω)；直流電流表A2(量程0～24mA，內(nèi)阻為5Ω);電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ)；電壓表V2(量程0～1.5V，內(nèi)阻約為1.5kΩ)；

滑動變阻器R1(最大電阻200Ω，額定電流0.1A)；

滑動變阻器R2(最大電阻20Ω，額定電流1A)；

開關(guān)S、導(dǎo)線若干。(1)為了完成上述實(shí)驗(yàn)，電流表應(yīng)選______，電壓表選________，滑動變阻器選________(選填所給器材的符號)。(2)請?jiān)趫D4虛線框中將實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完整。A1V2R1

隨堂練習(xí)(1)為了完成上述實(shí)驗(yàn)，電流表應(yīng)選______，電壓表選________，滑動變阻器選________(選填所給器材的符號)。(2)請?jiān)趫D4虛線框中將實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完整。圖4A1V2R1

隨堂練習(xí)

隨堂練習(xí)(3)該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖5甲所示的U－I圖像。則該硅光電池的電動勢為______V，內(nèi)阻為______Ω(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。(4)已知某非線性元件的伏安特性曲線如圖乙所示，將該元件與所測硅光電池組成閉合回路，則該電池的效率為________%(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。甲

乙圖51.2010025

隨堂練習(xí)答案(1)A1

V2

R1

(2)見解析圖

(3)1.20

100

(4)25(2)根據(jù)上面的分析，補(bǔ)充完整后電路如圖

隨堂練習(xí)(3)甲圖中，縱軸截距為該硅光電池的電動勢，即E＝1.20V圖線的斜率絕對值表示硅光電池的內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和，即r＋RA1＝|k|＝150Ω整理可得r＝100Ω。(4)甲圖和乙圖的兩段圖像放到一個圖中，找到交點(diǎn)為坐標(biāo)為(6.00mA，0.30V)則

隨堂練習(xí)【真題示例】

(2020·山東卷，14)實(shí)驗(yàn)方案對實(shí)驗(yàn)測量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：干電池一節(jié)(電動勢約1.5V，內(nèi)阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。

隨堂練習(xí)(1)該小組按照圖3甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在U－I坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖3乙所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是________。(單選，填正確答案標(biāo)號)A.電壓表分流B.干電池內(nèi)阻較小C.滑動變阻器最大阻值較小D.電流表內(nèi)阻較小圖3

隨堂練習(xí)(2)針對電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題，該小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，重新測量得到的數(shù)據(jù)如下表所示。請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答以下問題：①圖丙上已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請?jiān)趫D丙上標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫出U－I圖像。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為__________(填“R1”或“R2”)。序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52③用筆畫線代替導(dǎo)線，請按照改