高二物理鲁科版选修3-1课件：第1部分 第4章 第3节《测量电源的电动势和内电阻》

欢迎进入物理课堂 一 实验目的用伏安法测电源的电动势和内电阻 二 实验原理原理图如图4 3 1所示 图4 3 1 三 实验器材待测电池一节 滑动变阻器 电流表 电压表 开关 导线 坐标纸 直尺 四 实验步骤 1 确定电流表 电压表的量程 按电路图把器材连接好 2 将滑动变阻器的滑片移到一端 使接入电路部分的电阻值最大 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显读数 记录一组电流表和电压表的读数 4 用同样方法 再次测量并记录几组U I值 5 断开开关 整理好器材 6 根据测量的数据描绘U I图线 所得图线的延长线与纵轴U的交点即为电源的电动势E 图线斜率的绝对值即为电源的内阻r 2 图像法对于E r一定的电源 路端电压U与通过干路的电流I的U I图像应该是一条直线 如图4 3 2 这条直线与纵轴U的交点表示电源的电动势E 与横轴I的交点表示短路电流I0 图线的斜率的绝对值表示电源的内电阻r 图4 3 2 六 注意事项 1 使用内阻大些 用过一段时间 的干电池 在实验中不要将I调得过大 每次读完U I读数立即断电 以免干电池在大电流放电时极化现象过重 E r明显变化 2 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 而不要顾及个别离开较远的点以减小偶然误差 图4 3 3 七 误差分析1 电流表内接电路如图4 3 4甲所示 产生实验误差的原因是由于电压表的分流造成的 测量值与真实值的关系为 E测 E真 r测 r真 图4 3 4 2 电流表外接电路如图4 3 4乙所示 产生实验误差的原因是由于电流表的分压造成的 测量值与真实值的关系为 E测 E真 r测 r真 图4 3 5 图4 3 6 3 两个电压表 量程已知 内阻不知 电路图如图4 3 7甲 乙所示 图4 3 7 例1 测量电源B的电动势E和r E约为4 5V r约为1 5 器材 量程3V的理想电压表V 量程0 5A的电流表A 具有一定内阻 定值电阻R 4 滑动变阻器R 开关S 导线若干 1 画出实验电路原理图 图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出 2 实验中 当电流表读数为I1时 电压表读数为U1 当电流表读数为I2时 电压表读数为U2 则可以求出E r 用I1 I2 U1 U2及R表示 解析 1 实验中由于电流表具有一定的电阻 故电流表相对于电源应该外接 电路中最大电流为电流表的量程0 5A 故路端电压最小为E Imax r 3 75V 大于电压表的量程3V 所以保护电阻R应置于并联部分之外 这样电压表电压U 4 5V 0 5 1 5 4 V 1 75V 这样才小于电压表量程 故实验原理图如图所示 例2 用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r 所用的电路如图4 3 8所示 一位同学测得的6组数据如下表中所示 图4 3 8 1 试根据这些数据在图4 3 9中作出U I图线 图4 3 9 2 根据图线得出电池的电动势E V 电池的内阻r 3 若不作出图线 只选用其中两组U和I的数据 可利用公式E U1 I1r和E U2 I2r算出 这样做可能得出误差很大的结果 选用第 组和第 组数据 求得E和r误差最大 解析 1 描点作图 舍去第四组数对应的点 图线如图所示 3 选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大 不需要利用所给的6组数据分别进行计算 利用作图就可看出这一点 选用这两组数据求E和r 相当于过图中 0 31 1 24 和 0 32 1 18 两点作一直线 利用此直线求出E和r 而此直线与所画的直线偏离最大 实际上 第4组数据不合理 已经排除 答案 1 见解析图 2 1 450 70 3 34 例3 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E和内电阻r 但是从实验室只借到一个开关 一个电阻箱 最大阻值为9 999 一只电流表 量程Ig 0 6A 内阻rg 0 1 和若干导线 请根据测定电动势E和内电阻r的要求 设计图4 3 10中器件的连接方式 画线把它们连接起来 图4 3 10 解析 根据闭合电路欧姆定律 测量电源的电动势和内电阻 需要得到电源的路端电压和通过电源的电流 在本实验中没有电压表 但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表来测量电源的路端电压 通过电流表的电流也是通过电源的电流 所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可 实物图的连接如图所示 答案 见解析图 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全