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1、,测电源的电动势和内阻,单位：合肥七中高二物理组,实验专题：,授课教师：李礎楚,实验目的,(1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法及误差分析。,(2)学会用图像法处理数据。,实验原理,E=U+Ir,通过改变多次滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相应的路端电压（伏特表读数）、总电流（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。,闭合电路欧姆定律：,1.代数法:改变R的值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解。,得出：,实验数据处理,R,减少实验误差：多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值.,E= U1+ I1r E= U4+ I4r E= U2+ I2
2、r E= U5+ I5r E= U3+ I3r E= U6+ I6r,1.代数法:改变R的值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解。,实验数据处理,R,实验数据处理,2.图象法:根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir,作出电源的特性曲线：U=E-rI。,I,U,A,B,电动势E,短路电流I短,纵坐标可以不从0开始,O,电池内阻,短路电流,【特别提醒】 如果实验中选用电池的内阻较小，则U的变化较小，此时坐标图中的数据点呈下图甲所示的状况，下面大部分空间得不到利用，为此可使坐标轴不从零开始如下图乙所示，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小些通常实验选择老电池或者水果电池。,R,1
3、、系统误差是由于电压表的分流引起。,I真,Iv,I测,误差分析,当U=0时，IV=0，短路电流测量值等于真实值,I真=IVI测= +I测,当U0时，I真I测,真实值,结论：E真E测 r真r测,E真,E测,2、等效电源法,误差分析,结论：E真E测=U r真r测=R并,思考：为什么实验不使用右图的电路测量？,初步变形,R,R,1、系统误差是由于电流表的分压引起。,真实值,R,U真,U测,误差分析,UA,U真=UAU测= IRA+U测,当I=0时，UA=0，电压表测量值等于真实值。,当I0时，U真U测,U真,结论：E真=E测 r真 r测,误差分析,2、等效电源法,结论：E真=E测 r真r测=RA+r
4、真,【特别提醒】实验采用本电路测量时，虽然电动势测量准确，但电阻误差过大，所以通常不用。但若电流表内阻已知，即可获得电源内阻的准确值。r真=r测-RA,例1：用右图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： （a）电流表（量程0.6A、3A）； （b）电压表（量程3V、15V）； （c）定值电阻（阻值1、额定功率5W）； （d）定值电阻（阻值10、额定功率10W）； （e）滑动变阻器（阻值范围010、额定电流2A）； （f）滑动变阻器（阻值范围0100、额定电流1A)
5、。 要正确完成实验，电压表的量程应选择_V，电流表的量程应选择_A；R0应选择_的定值电阻，R应选择阻值范围是_的滑动变阻器。 引起该实验系统误差的主要原因是_。,实战演练,答案：（1）3，0.6，1，010,（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小,实验拓展一,1.利用电阻箱和电流表测电源电动势和内阻,由闭合电路欧姆定律：,忽略电流表内阻,通过实验可测得电阻箱电阻R，电流表读数I,“化曲为直”,例2：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 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= .,解：
6、由闭合电路欧姆定律,由图象得k=0.5/V ，截距b=0.5/A,答案：2；1,练1：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999.9，可当标准电阻用）、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，设计图中器件的连接方式，画线把它们连接起来。,实战演练,接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数，再制作坐
7、标图，如图6所示，图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点。请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6上。 在图6上把描绘出的坐标点连成图线。 根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=_V，内电阻r=_。,截距的绝对值=r,-2,斜率k=E,/V-1,/-1,斜率k=r/E,实验拓展二,2.利用电阻箱和电压表测电源电动势和内阻,忽略电压表电阻,【思考】：若电压表V被损坏了，除了原器材外， 现实验室还有： F电流表G1（量程100A，内阻100） G电流表G2（量程1mA，内阻约100） H电阻箱R1（0-99.99） G电阻箱R2（0-99999.9） 如何设计电路？,实验拓展三,利用电
8、流表和定值电阻代替电压表测电源电动势和内阻,实验拓展三,3.利用电流表和电阻箱代替电压表测电源电动势和内阻,R,例3：图l是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。图中S为开关R为滑动变阻器，固定电阻Rl和A1内阻之和R为l0000（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表。 在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至_（填“a端”、“中央”或“b端”）。,实战演练,答案：“b端”,闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端c的位置，得到的数据为,在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1-I2曲线。,利用所得曲线求得电源的电动势E=_V，内阻r=_。（保留两位小数),答案：1.49(在150范围内均可) 0.60(在065范围内均可),实验拓展四,4.利用电压表和定值电阻代替电压表测电源电动势和内阻,（1）想尽办法直接或间接得到路端电压U、干路电流I，结合原理闭合电路欧姆定律设计电路。 （2）利用闭合电路欧姆定律建立方程，进行数学变换得到一次函数关系，结合图像斜率、截距求E、r。,实验总结,知识回顾Knowledge Review,
