实验九 测定电源的电动势和内阻.ppt

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1、实验九测定电源的电动势和内阻【实验目的】1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法．2．学会用图象法求电动势和内阻．【实验原理】1．如图实Ⅸ－1甲所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值．抓纲扣本·落实基础2．用图象法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图象，如图实Ⅸ－1乙所示，直线跟纵轴交点即为电动势的值，图线的斜率的绝对值即为内阻r的值．【实验器材】电压表、电流表、滑动变阻器、干电池、开关

2、、导线、坐标纸、铅笔．【实验过程】1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图实Ⅸ－1甲所示连接好电路．2．把滑动变阻器的滑片移动到左端，使有效电阻最大．3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I1，U1)．用同样的方法测量几组I、U数据，将记录的数据填入表格中．4．断开开关，整理好器材．5．处理数据，用公式法和图象法两种方法求出电动势和内电阻的值．【误差分析】1．偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差．(2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．(3)测量过程中通电时间过长或电流过

3、大，都会引起E、r变化．2．系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差．(1)如图实Ⅸ－1甲所示，在理论上E＝U＋(IV＋IA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压．而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大．当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝真实值．如图实Ⅸ－2所示，可知E测＜E真，r测＜r真．(2)若采用如图实Ⅸ－3甲所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大．当电流为零时，UA＝

4、0，电压为准确值，等于E，如图实Ⅸ－3乙所示，可知E测＝E真，r测＞r真．【注意事项】1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池)．2．干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内电阻会明显增大，因此在实验中不要将电流I调得过大，读数要快，每次读完立即断电．3．在画U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．4．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，

5、而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)．但这时图线和横轴的交点不再是短路电流Im，不过斜率的绝对值仍是电源的内电阻．［例1］(2013·保定统考)用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内阻(电动势约为1.5V，内阻为1Ω以下)．除给出的电池、导线和开关外，还有以下器材可供选择：A．直流电流表(0～0.6A～3A)；B．直流电流表(量程为5A)；C．直流电压表(0～3V～15V)；D．直流电压表(量程为2V)；剖题探法·突破考点考点一实验仪器的选择及数据处理E．滑动变阻器(阻值范围为0～20Ω，额定电流为

6、2A)；F．滑动变阻器(阻值范围为0～1000Ω，额定电流为0.1A)．(1)为了得到尽可能好的实验效果，实验中电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________．请你画出实验电路的原理图．(填器材前的字母序号)(2)实验中测得数据如下表所示，请在图实Ⅸ－4中作出U－I图线．根据图线可知：电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.57(3)若不作出图线，只选用其中

7、两组U和I的数据，可利用公式E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r算出E和r，这样做可能得出误差较大的数值．则选用第________组和第________组数据，求出的E和r误差最大．[解析](1)电源的电动势为1.5V，电压表选量程为2V的D；实验中通过电池的电流不能太大，电流表选0～0.6A即可，故选A；滑动变阻器选20Ω的即可起到调节的作用．电流表的内阻未知，且电源的内阻较小，故电路设计如图所示．(2)描点作图如图所示，图线是一条斜直线．其中第4组读数对应点的偶然误差过大，作直线时应剔除．同时为使直线布列合理，使纵坐标从

8、1.00V开始记刻度．由图象得：E＝1.45V(±0.02V)，r＝0.70Ω(±0.03Ω)．(3)利用两组数据解方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r求得E、r，就等效于在坐标系中选用(U1，I1)、(U2，I2)作U－I图象求得E、r.故知选用第3组和第4组数据解出的E、r的误差最大．[答案](