人教版高中物理选修3-1ppt课件2.10-测定电源的电动势和内阻.ppt

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1、高中物理电学实验高中物理电学实验会昌中学张生文会昌中学张生文实验目的实验目的(1)(1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法阻的方法.(2)(2)学会用学会用U-IU-I图线处理数据的方法图线处理数据的方法.实验原理实验原理闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律E=E=U+IrU+Ir通过改变多次滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相通过改变多次滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相应的外电压（伏特表读数）、电流（安培表读数），应的外电压（伏特表读数）、电流（安培表读数），利用解方程的办法或图象法求得电动势和内阻。利用解方程的办法或图象法求得电动势和内阻。AV

2、KE,r实验数据处理实验数据处理1.1.代数法代数法从而计算出：从而计算出：AVKE,r实验数据处理实验数据处理2.2.图像法图像法根据根据E=E=U+IrU+IrU=E-U=E-IrIrIUAB电动势电动势E E短路电流短路电流纵坐标可以纵坐标可以不从不从0 0开始开始电源的伏安特性曲线电源的伏安特性曲线AVKE,r斜斜 率率k k绝绝 对对 值值=r r误差分析误差分析1 1、本实验中，存在的系统误、本实验中，存在的系统误差是由于电压表的分流引起。差是由于电压表的分流引起。UI测量值测量值真实值真实值2 2、由、由U-IU-I图线可知，该实图线可知，该实验的测量结果将导致电源验的测量结果将

3、导致电源的电动势的电动势E E和内阻和内阻r r都偏小都偏小。I I真真I Iv vAVKE,rI I测测AVKE,rAVKE,r实验初步变形实验初步变形为什么实验不使用右图的电路测量？为什么实验不使用右图的电路测量？想一想想一想假设是理想电表，两个电路图是一样的假设是理想电表，两个电路图是一样的对于内阻比较大的电源，使用右图对于内阻比较大的电源，使用右图误差分析误差分析AVKE,r1 1、本实验中，存在的系统误、本实验中，存在的系统误差是由于电流表的分压引起。差是由于电流表的分压引起。UI测量值测量值真实值真实值2 2、由、由U-IU-I图线可知，该实验图线可知，该实验的测量结果将导致电源的

4、内的测量结果将导致电源的内阻阻r r偏大，但电动势偏大，但电动势E E测测=E=E真真U外外U测测UA 1、已已知知太太阳阳能能电电池池组组的的电电动动势势约约为为8V，短短路路电电流流约约为为4mA，为为了了精精确确测测出出它它的的电电动动势势和和内内阻阻，除除导导线线和和开开关关外，可供选择的仪器有：外，可供选择的仪器有：A.电流表电流表,量程量程5mA，内阻约，内阻约10B.电流表电流表,量程量程20mA，内阻约，内阻约40C.电压表电压表,量程量程5.0V，内阻约，内阻约5kD.电压表电压表,量程量程15V，内阻约，内阻约15kE.滑动变阻器电阻滑动变阻器电阻4 k F.滑动变阻器电阻

5、滑动变阻器电阻40 k(1)为使实验尽可能方便、准确，仪器应选为使实验尽可能方便、准确，仪器应选 。（用所给器材的代号填写）（用所给器材的代号填写）.(2)在虚线框内画出电路图在虚线框内画出电路图.(3)该该电电路路测测得得的的电电源源电电动动势势和和真真实实值值相相比比较较 。测测得得的内电阻和真实值相比较的内电阻和真实值相比较 。(填偏大、偏小或相等填偏大、偏小或相等)A C EA V 相等相等偏大偏大练习与例题练习与例题 2、如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的、如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是说法，正确的是()A.由于电流表的分压作用由于电流表的分压作用,

6、使内电阻的测量值小于真实值使内电阻的测量值小于真实值B.由于电流表的分压作用由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值大于真实值使内电阻的测量值大于真实值C.由于电压表的分流作用由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值小于真实值使内电阻的测量值小于真实值D.由于电压表的分流作用由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值大于真实值使内电阻的测量值大于真实值 vA解：解：E=U+Ir ，I=(IA+U/RV)，由于电压表的分流作，由于电压表的分流作用，对于每个电压值用，对于每个电压值U1，测得的电流，测得的电流IA小于总电流小于总电流I1，U越大，越大，I A跟跟I1相差越大，相差越大，画出的图线应为虚线所

7、示：画出的图线应为虚线所示：UIU1IAI1所以内电所以内电阻的测量阻的测量值小于真值小于真实值。实值。C练习与例题练习与例题还有其他方法测电源还有其他方法测电源的电动势和内阻吗？的电动势和内阻吗？想一想想一想(1)图图乙中乙中电电阻阻为为_ 的数据点的数据点应应剔除；剔除；(2)在坐在坐标纸标纸上画出上画出R关系关系图线图线；(3)图线图线的斜率是的斜率是_(V11)，由此可得，由此可得电电池池电动电动势势E_ V。实验高级变形实验高级变形1.1.利用电阻箱和电流表测电源电动势和内阻利用电阻箱和电流表测电源电动势和内阻A E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)A A表表表表+电阻箱电阻箱电

8、阻箱电阻箱E E=IRIR+IrIr训练题训练题2 2 09 09北京北京21)21)某同学通过查找资料自己动手制作某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E E和内电和内电阻阻r r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为为999.9999.9，可当标准电阻用）、一只电流表（量程，可当标准电阻用）、一只电流表（量程IgIg=0.6A=0.6A，内阻内阻rg rg=0.1=0.1）和若干导线。）和若干导线。请根据测定电动势请根据测定电动势E E和内电阻和内

9、电阻r r的要求，设计图的要求，设计图4 4中器件的连接中器件的连接方式，画线把它们连接起来。方式，画线把它们连接起来。A实验高级变形实验高级变形1.1.利用电阻箱和电流表测电源电动势和内阻利用电阻箱和电流表测电源电动势和内阻接通开关，逐次改变电阻箱的阻值接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R R，读出与读出与R R对应的电流表的示数对应的电流表的示数I I，并作，并作记录。当电阻箱的阻值记录。当电阻箱的阻值R R=2.6=2.6时，其时，其对应的电流表的示数如图对应的电流表的示数如图5 5所示。处理所示。处理实验数据时，首先计算出每个电流值实验数据时，首先计算出每个电流值I I的倒数，再制作坐标图

10、，如图的倒数，再制作坐标图，如图6 6所示，所示，图中已标注出了的几个与测量对应的图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点。请你将与图坐标点。请你将与图5 5实验数据对应的实验数据对应的坐标点也标注在图坐标点也标注在图6 6上。上。在图在图6 6上把描绘出的坐标点连成图线。上把描绘出的坐标点连成图线。根据图根据图6 6描绘出的图线可得出这个电池描绘出的图线可得出这个电池的电动势的电动势E E=_V=_V，内电阻，内电阻r r=_=_。图5A00.20.40.6R/A-11I654321O41235-1图6R/A-11I654321O41235-1图图6截距的截距的绝对值绝对值=r=r-2斜斜率率

11、k k=E E2.2.利用电阻箱和电压表测电源电动势和内阻利用电阻箱和电压表测电源电动势和内阻/V-1/-1斜斜 率率k k=r r/E E截距截距=1/E=1/EKE,rAVR3.3.用电流表和定值电阻代替电用电流表和定值电阻代替电压表来测定电动势和内阻。压表来测定电动势和内阻。KE,rA2A1RR0训练题训练题4 4图图l l是利用两个电流表是利用两个电流表A A1 1和和A2A2测量干电池电动势测量干电池电动势E E和内阻和内阻r r的电路原的电路原理图。图中理图。图中S S为开关为开关R R为滑动变阻器，固定电阻为滑动变阻器，固定电阻R Rl l和和A A1 1内阻内阻之和为之和为l0

12、000l0000（比（比r r和滑动变阻器的总电阻都大得多和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A A2 2为为理想电流表。理想电流表。按电路原理图在图按电路原理图在图2 2虚线框内各实物图之间画出连线。虚线框内各实物图之间画出连线。+E，rASA2RAA1R1图2A1A2ErSR1Rbca图1在闭合开关在闭合开关S S前，将滑动变阻器的滑动端前，将滑动变阻器的滑动端c c移动至移动至_（填（填“a a端端”、“中央中央”或或“b b端端”）。）。闭合开关闭合开关S S，移动滑动变阻器的滑动端，移动滑动变阻器的滑动端c c至某一位置，读出电至某一位置，读出电流表流表A A1 1和和A A2 2的示数

13、的示数I I1 1和和I I2 2。多次改变滑动端。多次改变滑动端c c的位置，得到的的位置，得到的数据为数据为I1（mA）0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2（mA）48040032023214068在图在图3 3所示的坐标纸上以所示的坐标纸上以I I1 1为纵坐标、为纵坐标、I I2 2为横为横坐标画出所对应的坐标画出所对应的I I1 1-I I2 2曲线。曲线。利用所得曲线求得电源的电动势利用所得曲线求得电源的电动势E E=_V=_V，内阻，内阻r r=_=_。（保留两位小数（保留两位小数)该电路中电源输出的短路电流该电路中电源输出的短路电流I Im m=A

14、A。I1/mA0.1600.1500.1400.1300.1200.1100100200300400500I2/mA图34.4.用电压表和定值电阻代替电用电压表和定值电阻代替电流表来测定电动势和内阻。流表来测定电动势和内阻。KE,rAVRKE,rV1RV2R0vAU1=E-I1r U2=E-I2rA E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)v E=U1+U1r/R1 E=U2+U2r/R2电源电动势和内阻的测定电源电动势和内阻的测定电源电动势和内阻的测定电源电动势和内阻的测定小结小结V V、A A表表表表+变阻器变阻器变阻器变阻器A A表表表表+电阻箱电阻箱电阻箱电阻箱V V表表表表+电阻箱电阻箱电阻箱电阻箱E E=U U+IrIrE E=IRIR+IrIrE E=U U+UrUr/R R