实验9测定电源的电动势和内阻课件

单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,一、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；进一步理解闭合电路欧姆定律,2,掌握用图象法求电动势和内阻的方法,三、实验器材,电,池,(,被测电源,),、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔,四、实验步骤,1,电,流表用,0,6 A,量程，电压表用,3 V,量程，按上图所示连接好电路,2,把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端,3,闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据,(,U,1,，,I,1,),用同样方法测量几组,I,、,U,值填入表格中,4,断开开关，拆除电路，整理好器材,五、数据处理,本,实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法,第,1,组,第,2,组,第,3,组,第,4,组,第,5,组,第,6,组,U,/V,I,/A,法一取六组对应的,U,、,I,数据，数据满足关系式,U,1,E,I,1,r,、,U,2,E,I,2,r,、,U,3,E,I,3,r,让第,1,式和第,4,式联立方程，第,2,式和第,5,式联立方程，第,3,式和第,6,式联立方程，这样解得三组,E,、,r,，取其平均值作为电池的电动势,E,和内阻,r,的大小,六、注意事项,1,为,了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些,(,选用已使用过一段时间的干电池,),2,在实验中不要将,I,调得过大，每次读完,U,和,I,的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得,E,和,r,明显变化,3,测出不少于,6,组,I,和,U,的数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的,U,、,I,数据中，第,1,和第,4,组为一组，第,2,和第,5,组为一组，第,3,和第,6,组为一组，分别解出,E,、,r,值再求平均,4,在画,U,I,图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差,七、误差分析,1,由,读数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误差,3,本实验采用图所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流,I,V,引起的，使电流表的示数,I,测,小于电池的输出电流,I,真,因为,I,真,I,测,I,V,，而,I,V,U,/,R,V,，,U,越大，,I,V,越大，,U,趋近于零时,I,V,也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如右图所示，显然，,E,、,r,的测量值都比真实值偏小，,r,测,r,真,、,E,测,E,真,4,若采用如下左图所示电路，电流是准确的，当,I,很小时，电流表的分压很小，但随电压的增大，电流,I,增大，电流表的分压作用也逐渐增大此种情况的,U,I,图线如右图所示，所以,E,测,E,真,、,r,测,r,真,八、实验改进,由,于在测量电路中，电压表的分流作用和电流表的分压作用，给实验带来了系统误差，以下为两种有针对性的改进措施,1,实验时可以引入辅助电源，如图所示，,E,为辅助电源，利用当辅助回路和测量回路的电流相等时灵敏电流计,G,中无电流这一特点，在测量电路中没有电流表的情况下，仍能测得其回路中的电流，从而消除由于电流表的内阻带来的误差,2,在实验中由于电压表的分流，从而使电流表的示数小于流过电源的电流，而给测量带来误差可以将电压表的内阻测出，进而求出电压表的分流,I,V,，那么通过电源的电流就为,I,E,I,A,I,V,，就可以消除由于电压表的分流而带来的误差,某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻,(,R,0,5 ),一个，开关两个，导线若干，实验原理如图,(a),实验原理和实验误差,(1),在图,(b),的实物图中，已正确连接了部分电路请完成余下电路的连接,(2),请完成下列主要实验步骤：,A,检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图,(c),所示，读得电阻值是,_,B,将开关,S,1,闭合，开关,S,2,断开，电压表的示数是,1,49 V,C,将开关,S,2,_,，电压表的示数是,1,16 V,；断开开关,S,1,20 ,闭合,(3),使用测得的数据，计算出于电池的内阻是,_(,计算结果保留两位有效数字,),(4),由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏,_(,填“大”或“小”,),0.69,小,实验数据的处理,80,0.004 44,1.50 V,某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以精确测定电源的电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组,(,电动势约,3 V),、电压表,(,量程,3 V,，内阻约几千欧,),、电阻,箱,(0,9999,99 ),、滑动变阻器,(0,10 ),、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干,实验创新设计,(1),为精确测得电源的电动势和内阻，该同学想先测得电压表的内阻，按如图所示的电路连线，通过控制开关状态来实现，则开关,S,2,应打在,_(,a,端还是,b,端,),，开关,S,1,应,_(,闭合还是断开,),；,(2),简要写出利用上图所示电路测量电压表内阻的实验步骤；,b,断开,为保证电路安全，先将滑动变阻器滑片滑至,c,端；,然后将,S,2,打在,b,端，,S,1,断开；,先将电阻箱阻值置于零，调节滑动变阻器使电压表满偏；,保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，此时电阻箱的数值即是电压表的内阻,(3),简要写出利用上图所示电路测量电源的电动势和内阻的实验步骤；,将开关,S,2,打在,a,上，滑动变阻器滑片滑至,d,端，接通开关,S,1,；电路中电压表和电阻箱并联，改变电阻箱的阻值，电压表的示数会相应发生变化；,电阻箱的电阻约几千欧，远大于电源的内阻，当电阻箱的电阻变化时，电压表的示数几乎不变，或变化很小，从电压表上很难读出来，所以不宜用,U,I/R,的图象来求解电源的电动势和,内阻,1,在测电源电动势和内阻实验中，下列说法正确的是,(,),A,用新电池较好,B,用旧电池好,C,新、旧电池一样,D,以上说法都不对,B,2,(2013,浙江理综,),采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”,(1),除了选用照片中的部分器材外，,_(,填选项,),；,A,还需要电压表,B,还需要电流表,C,还需要学生电源,D,不再需要其他器材,A,(2),测量所得数据如下：,1,2,3,4,5,6,R,/,1,2,1,0,0,8,0,6,0,4,0,2,I,/A,0,60,0,70,0,80,0,89,1,00,1,20,U,/V,0,90,0,78,0,74,0,67,0,62,0,43,用作图法求得电池的内阻,r,_,；,(3),根据第,5,次所测得的实验数据，求得电流表内阻,R,A,_,0,75,022 ,3,(2014,安徽蚌埠质检,),听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池，他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下表格中,外电阻,R,/,电流,I,/mA,电流倒数,/,mA,1,9 000,0,050 2,19,92,8 000,0,052 8,18,94,6 000,0,059 4,16,84,5 000,0,063 3,15,80,4 000,0,068 0,14,71,(1),利用图象法处理数据可以减小实验误差在讨论作图方案时，甲同学认为应作,R,I,图，而乙同学认为应该作,R,1/I图，你认为哪个同学的想法更科学？,_(,填,“,甲,”,或,“,乙,”,),，其简单理由是,_,(2),按照,(1),中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象,(3),利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为,_V,，内阻为,_,乙,画出的,R,I(1),图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻,0,.,75,1,.,2,9 000,11 000,10,5,-5,-10,10,5,15,20,4,为了测定一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由,A,端向,B,端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近,1,5 V,且几乎不变，直到当滑片滑至临近,B,端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出现上述情况的原因是,_,改进方法是,_,改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出如图乙所示的图象，由图象可知，这个电池的电动势为,E,_V,，内阻,r,_,滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短,选择阻值更小的滑动变阻器,1,48,2,4,5,(2013,新课标全国,，,23),某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻,“,1k,”,挡内部电路的总电阻使用的器材有：多用电表；电压表：量程,5 V,，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值,5 k,；导线若干,回答下列问题：,(1),将多用电表挡位调到电阻,“,1k,”,挡，再将红表笔和黑表笔,_,，调零点,(2),将图甲中多用电表的红表笔和,_(,填,“,1”,或,“,2”),端相连，黑表笔连接另一端,短接,1,(3),将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示多用电表和电压表的读数分别为,_k,和,_ V,(4),调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零此时多用电表和电压表的读数分别为,12,0 k,和,4,00 V,从测量数据可知，电压表的内阻为,_ k,15,0,3,60,12,0,(5),多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为,_V,，电阻,“,1k,”,挡内部电路的总电阻为,_ k,9,00,15,0,6,(2012,重庆理综,),某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势,E,和内阻,r,，并探究电极间距为,E,和,r,的影响实验器材如题图所示,测量,E,和,r,的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压,U,和流过电源的电流,I,，依据公式,_,，利用测量数据作出,U,I,图象，得出,E,和,r,将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在题图中用笔画线代替导线连接电路,U,E,Ir,实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的,U,I,图象如下图中,(,a,),、,(,b,),、,(,c,),、,(,d,),所示，由此可知：,在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势,_(,填,“,增大,”,、,“,减小,”,或,“,不变,”,),，电源内阻,_(,填,“,增大,”,、,“,减小,”,或,“,不变,”,),曲线,(,c,),对应的电源电动势,E,_ V,，内阻,r,_,，当外电路总电阻为,2 500,时，该电源的输出功率,P,_mW,(,均保留三位有效数字,),不变,增大,0,.,975,478,0,.,268,