测定电源的电动势和内电阻ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,测定电源的,电动势和内电阻,庞留根,吕叔湘中学,2007年7月,Email:,实验原理,实验步骤,注意事项,2007年理综宁夏卷22(2),2007年高考江苏卷9,07年上海虹口区教学质量检测三14,07年1月广东省汕尾市调研测试12,07届广东惠州市第二次调研考试12（2）,伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较,07年1月山东潍坊市期末统考12,江苏省如东高级中学07年2月期末试卷13,2007年理综四川卷22(2),广东茂名市2007年第一次模考12,07年苏锡常镇四市一模13,07年广东普宁市华侨中学三模卷14,测定电源的电动势和内电阻,实验原理:,实验目的: 测定电池的电动势和内电阻。,如图1所示，改变,R,的阻值，从电压表和电流表中读出几组,I,、,U,值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组,E,、,r,值，最后分别算出它们的平均值。,A,V,R,S,E r,图1,此外，还可以用作图法来处理数据。,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2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势,E,值,图线斜率的绝对值即为内电阻,r,的值.,O,I,/A,U,/V,I,短,E,图2,实验器材:,待测电池，电压表( 0-3V ),电流表（0-0.6A），,滑动变阻器（10），,电键，导线。,实验步骤:,1电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。,2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。,3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（,I,1,、,U,1,），用同样方法测量几组,I,、,U,的值。,4打开电键，整理好器材。,5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。,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，可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,E,会明显下降，内阻,r,会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将,I,调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。,3要测出不少于6组,I,、,U,数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的,I,、,U,数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出,E,、,r,值再平均。,4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。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。,5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，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。,不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻,，,这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。,2007年理综宁夏卷22(2),设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。,为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的,倍，电阻箱的阻值应为,。,22利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：,干电池：电动势约为1.5 V，符号,电压表：量程1 V,内阻998.3,符号,电流表：量程1 A，符号,滑动变阻器：最大阻值10,符号,电阻箱：最大阻值99999.9,符号,单刀单掷开关1个，符号 ，导线若干,A,V,E r,S,A,V,2,998.3,2007年高考江苏卷9,9、某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表 的量程为0.6A，内阻约0.1；电压表 的量程为3V，内阻约6k； 为小量程电流表；电源电动势约3V，内阻较小，下列电路中正确的是 ( ),A,V,G,(D),G,V,A,(B),(A),V,A,(C),V,A,测定一段电阻丝(约5)的电阻,测定电源的电动势和内电阻(约3),测定小灯泡(额定电压为2.5V)的伏安特性曲线,测定电流表内阻,解：,图C电压不能从0测起，C错,图D中与G表并联的电阻应为电阻箱，D错,A B,07年上海虹口区教学质量检测三14,14.(5分)用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻。,(1)在下面方框中完成所需电路。,(2)右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线.由图可知：图线与电压,U,轴的交点表示,；电源的内电阻,电源的内电阻（填“大于、小于或等于”）。,(3)图中两直线 、的交点表示,两个电路中,相等,O,I,/A,U,/V,解：,(1)电路图如图示：,电源的电动势,小于,（3）交点表示外电压、电路中电流强度、外电路消耗,电功率和外电路电阻相等,A,V,07年1月广东省汕尾市调研测试12,12,、（,10,分）利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，研究设计测量一个电池组的电动势和内阻。根据上面实验器材：,（,1,）简略写出实验方案；,（,2,）画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。,（,3,）用记录的实验数据（用符号,代替数据）,写出电动势和内阻的,表达式。,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,100,10,10K,100K,1K,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,7,6,5,4,3,2,8,9,0,1,100,10,10K,100K,1K,解:,（1）用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。实验方法：改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值,R,1,、,U,1,、,R,2,、,U,2,，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，解这个方程组可得,E,和,r,。,（2）电路图见右图所示；,V,07届广东惠州市第二次调研考试12（2）,含有电源的黑箱相当于一个,“,等效电源,”,，,a,、,b,是等效电源的两极。为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了,U-I,坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示。请你作进一步处理，并由图求出等效电源的电动势,E,=,V,，,内阻,r,=,。,乙,V,A,a,b,由于电压表和电流表的内阻,会产生系统误差,则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比,，测得的内阻与实际值相比,（填,“,偏大,”,、,“,偏小,”,和,“,相同,”,）。,1.4,U,/V,1.0,1.1,1.2,1.3,0,1.5,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,I,/A,丙,1.45（0.02）,0.73（0.02）,偏小,偏小,解见下页,伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较：,V,A,安培表内接在并联电路之内的电路:,解：,作,U=E-Ir,图线如图实线示：,U,I,E,测,U,I,A,式中的,U,是路端电压,I,应是通过电源的电流，,I,实,=,I,A,+,I,V,= (,I,A,+,U,/,R,V,),可见,U,越大，差值(,I,实,-,I,A,)就越大，,U,=0时，差值(,I,实,-,I,A,)也为0，,实际的,U-I,图线如图蓝虚线示:斜率增大,E,真,I,实,E,测,E,真,r,测,r,真,该电路适用于滑动变阻器阻值很小,(电源内阻很小)的情况.,07年1月山东潍坊市期末统考12,12利用如图a所示电路测量电池组的电动势,E,和内阻,r,.根据实验数据绘出1,/I,R,图线如图b所示，其中,R,为电阻箱读数，,I,为电流表读数，不计电流表内阻，由此可以得到,E,=,V，,r,=,.,A,E r,S,R,( a ),0,1,2,2,4,R/,( b ),3,1,解：,由闭合电路欧姆定律,由图象得,k,=0.5/V ，截距,b,=0.5/A,2,1,江苏省如东高级中学07年2月期末试卷13,13现有一特殊的电池，其电动势,E,约为9,V,，内阻,r,在3555,范围，最大允许电流为50,mA,。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲的电路进行实验。图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；,R,为电阻箱，阻值范围为09999,；,R,0,是定值电阻。,实验室备有的定值电阻,R,0,有以下几种规格：,A10,，2.5,W,B50,，1.0,W,C150,，1.0,W,D1500,，5.0,W,本实验应选用,，,其作用是,。,R,0,E r,R,S,V,C,作为保护电阻,该同学接入符合要求的,R,0,后，闭合开关,S,，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数,U,，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙的图线。则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示,。,根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势,E,为,V,，内电阻,r,为,。,0,6,12,0.2,0.4,0.1,0.3,0.6,0.5,0.7,4,2,8,10,回路中电流,解:,由闭合电路欧姆定律得,化简得,可见图线的截距为1/,E,E,=10V,图线的斜率为,r,/,E,=(0.65-0.1)/0.12=4.6,r,=46 ,10,46,2007年理综四川卷22(2),22.(2)甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势,E,及电阻,R,1,和,R,2,的阻值。实验器材有：待测电源,E,(不计内阻)，待测电阻,R,1,，待测电阻,R,2,，电压表,V,(量程为1.5V，内阻很大)，电阻箱,R,(0-99.99)，单刀单掷开关,S,1,，单刀双掷开关,S,2,，导线若干。,先测电阻,R,1,的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合,S,1,将,S,2,切换到,a,调节电阻箱,读出其示数,R,和对应的电压表示数,U,1,保持电阻箱示数不变,读出电压表的示数,U,2,。则电阻,R,1,的表达式为,R,1,_,。,V,S,2,S,1,R,2,R,1,R,E,b,a,将,S,2,切换到,b,解：,S,2,切换到,a,S,2,切换到,b,甲同学已经测得电阻,R,1,4.8,，继续测电源电动势,E,和电阻,R,2,的阻值。该同学的做法是：闭合,S,1,，将,S,2,切换到,a,，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数,R,和对应的电压表示数,U,，由测得的数据，绘出了如图,所示的 图线，则电源电动势,E,V,，电阻,R,2,。,0,0.5,0.7,2.8,解：,E,1/b=10/7 V,R,1,+R,2,kE,=4.210/7=6 , R,2,1.2,10/7,1.2,利用甲同学设计的电路和测得的电阻,R,1,，乙同学测电源电动势,E,和电阻,R,2,的阻值的做法是：闭合,S,1,，将,S,2,切换到,b,，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数,R,和对应的电压表示数,U,，由测得的数据，绘出了相应的 图线，根据图线得到电源电动势,E,和电阻,R,2,。这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围,（选填“较大”、“较小”或“相同”），所以,同学的做法更恰当些,较小,甲,题目,广东茂名市2007年第一次模考12,12小明的实验桌上有：,A、待测电源一个(电动势约3V,内阻小于1),B、直流电流表(量程00.63A，0.6A档的内阻约,0.22,3A档的内阻约0.1),C、直流电压表(量程0315V,3V档内阻为15k，,15V档内阻为25k),D、滑动变阻器(阻值范围为015，允许最大电流,为1A),E、滑动变阻器(阻值范围为01000，允许最大电,流为0.2A) F、开关 G、导线若干,H、小灯泡(电阻小于1)。,假如你是小明，请你完成：,(1)利用给出的器材测电源的,电动势和内阻有如图(甲) 、,(乙)两种电路，为了减小测量,误差，应选择图,所示电路。,甲,A,V,乙,A,V,乙,(2)根据你选择的电路将图(丙)中实物连接好。,(3),你选择的滑动变阻器是,(,填代号,),，理由是,；,(4)小明根据测出的数据，作出,UI,图线如图(丁)a线所示，实验所测电源的电动势为,E,=,V，内电阻为,r,=,；,0,1 2 3 4 5,1,2,3,4,5,I,/A,U,/V,a,b,丁,丙,D,选择D电流适中且移动滑片时电流表示数较明显,3.0,0.75,(5)若要利用给出的器材通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线，请你在虚线框内画出实验电路。要求实验测出的数据尽可能多；,(6) 将步骤(4)中得到的数据与步骤(5)得到的数据在同一,U-I,坐标系内描点作图，得到如图(丁)所示的图线a、b，如果将此电源与小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为,W。,戊,(5)解,：滑动变阻器分压接法,电流表外接法；如图示,V,A,E r,S,(6)解,：,a、b图线的交点坐标为,(2.4 A，1.2V),P,=1. 22.4=2.88,W,2.88,题目,07年苏锡常镇四市一模13,13数字万用电表是近年来发展起来的高科技数码产品, 是传统机械式表的更新换代产品, 如图甲所示。数字万用表有测量精度高、读数方便等许多独特的优点。,具体表现在：测量精度高, 以型号“,DF,930”普通数字万用表为例，其电压挡所有量程内阻高达10 M,，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧，内电阻高出23个数量级。直流电压挡和直流电流挡的精度为0.05，欧姆挡精度为 0.08，而用指针式电压表、电流表的精度只有 2.5，欧姆表的精度更低，数字万用表内电阻非常理想。,现有一块型号为“,DF,930”的数字万用电表, 用它来测量一只电池的电动势和内电阻。提供的测量器材还有:一只滑动变阻器,R,(030,), 两只开关，导线若干。,DF,930,d,a,b,c,E r,S,2,S,1,R,图乙,显示屏,选择开关,表笔插孔,DF,930,图甲,数字万用表,将数字万用表选择开关置于,档，选择合适的量程，断开开关, 闭合开关, 记录表的示数,然后反复测量多次，,取平均值并记为,X,实验要求：利用这些器材，尽量采用最简单的测量方法，分两步进行。首先测量电动势，待电动势测定之后再测量其内电阻。,（,1,）连接数字万用表。在图乙中，电路中的各个元器件都已连接妥当，数字万用表的一个表笔也已与电路连接好，请将另一只表笔正确连入电路。答：另一只表笔应接在,点,（2）操作步骤：,b,或,c,电压,S,1,S,2,X=,电动势,E,即为干电池的电动势,(填“,X,”、“,Y,” 或 “,Z,”),将数字万用表选择开关置于,档，选择合适的量程，断开开关,，闭合开关,，记录表的示数，记为,Y,，紧接着进行以下的操作：将选择开关置于,档, 选择合适的量程, 然后同时闭合开关,S,1,和,S,2,，记录表的示数并记作,Z,，把,Y,和对应的,Z,作为一组数据记录下来，然后反复测量多次, 得到多组数据。,干电池的内电阻的表达式,r,=,.,（用,X、Y、Z,表示），将步骤测得的数据代入公式，求出,r,的平均值，即为干电池的内电阻,DF,930,d,a,b,c,E r,S,2,S,1,R,图乙,欧姆,S,2,S,1,电压,Y,=变阻器的阻值,R,Z,=路端电压,U,，,X,题目,13现要按图所示的电路测量一节旧干电池的电动势,E,（约1.5V）和内阻,r,（约20），可供选择的器材如下：,电流表A,1,、A,2,（量程0500A，内阻约为500）、,滑动变阻器,R,（阻值0100、额定电流1.0A），,定值电阻,R,1,（阻值约为100），,电阻,R,2,、,R,3,（阻值0999.9），,开关、导线若干。,由于现有电流表量程偏小，不能满足,实验要求，为此，先将电流表改装,（扩大量程），然后再按图所示的,电路进行测量。,电阻箱,电流表,E，r,图,S,07年广东普宁市华侨中学三模卷14,第3页,（1）测量电流表A,2,的内阻,按图电路测量A,2,的内阻，以下给出了实验中必要的操作：,A 断开,S,1,B闭合,S,1,、,S,2,C按图连接线路，将滑动变阻器,R,的滑片调至最左,端，,R,2,调至最大,D调节,R,2,，使A,1,的示数为,I,1,，记录,R,2,的值,E断开,S,2,，闭合,S,3,F调节滑动变阻器,R,，使A,1,、A,2,的,指针偏转适中，记录A,1,的示数,I,1,请按合理的顺序排列实验步骤,（填序号）：,。,图,A,1,S,1,S,2,S,3,R,R,1,E,A,2,C B F E D A,第4页,（2）将电流表A,2,（较小量程）改装成电流表A（较大量程）,如果（1）中测出A,2,的内阻为468.0，现用,R,2,将A,2,改装成量程为20mA的电流表A，应把,R,2,调为,与A,2,并联，改装后电流表A的内阻,R,A,为,。,（3）利用电流表A、电阻箱,R,3,测电池的电动势和内阻,用电流表A、电阻箱,R,3,及开关,S,接图所示的电路测电池的电动势和内阻,实验时,改变,R,3,的值,记录下电流表A的示数,I,，得到若干组,R,3,、,I,的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象,求得电池电动势,E,和内阻,r,。,a.请写出与你所作线性图象对应的函数关系式,.,b请在虚线框内坐标中作出定性图象（要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示）。,c图中,表示,E,，图中,表示,r,。,12,11.7,见下页,题目,(3) 答案一,b.,a,.,R,3,+,R,A,=,E,/,I,-,r,c 直线斜率,表示,E,纵轴截距的绝对值,表示,r,答案二,b.,c 直线斜率的倒数,表示,E,纵轴截距除以斜率,表示,r,答案三,b.,c直线的斜率,表示,E,纵轴截距的绝对值与,R,A,的差,表示,r,0,R,3,+,R,A,0,R,3,R,3,+,R,A,0,题目,第2页,