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1、第二章恒定电流 同步导学方案 课后强化演练 第10节实验 测定电池的电动势和内阻 方案2 用电流表 电阻箱测电动势E和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得 E I R r 用电流表测干路中的电流 通过改变电路中的电阻 测出两组R I数据 就可以列出两个关于E r的方程 E I1 R1 r E I2 R2 r 联立就可以解出结果 实验电路如图所示 二 实验器材在不同的方案中需要的实验器材略有不同 分别如下 方案1 待测电池一节 电流表 电压表各一个 滑动变阻器一个 开关一个 导线若干 方案2 待测电池一节 电流表一个 电阻箱一个 开关一个 导线若干 方案3 待测电池一节 电压表一个 电阻箱一个 开关一
2、个 导线若干 三 实验步骤 以方案1为例 1 电流表用0 6A量程 电压表用3V量程按图连接好电路 2 把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显的示数 记录一组数据 I U 填入下面的表格 用同样的方法测量几组I U值 填入表格4 断开开关 整理好器材 四 数据处理1 公式法 把测量的几组数据分别代入E U Ir中 然后两个方程为一组 解方程求出几组E r的值 最后对E r分别求平均值作为测量结果 2 图象法 1 以I为横坐标 U为纵坐标建立直角坐标系 根据几组I U的测量数据在坐标系中描点 2 用直尺画一条直线 使尽量多的点落在这条直线上 不在直线上的点
3、 能大致均衡地分布在直线两侧 五 误差分析1 偶然误差主要来源于电压表和电流表的读数以及作U I图象时描点不准确 2 系统误差 1 电流表相对于待测电阻 电源内阻 外接 如图1所示 2 电流表相对于待测电阻 电源内阻 内接 如图3所示 产生原因 由于电流表的分压作用 使得电压表的读数比电源的路端电压小 电流表测得的电流等于流过电源的电流 所以在流过电流相同的情况下 U测 U真 测量值和真实值的大小比较 依照分析可绘制出图4图线 可以从图线的意义得E测 E真 r测 r真 综合上述 任一种电路都存在系统误差 若电源内阻较小时 不能采用图3中的测量电路 尽管电动势的测量值准确 但内阻的测量误差很大
4、因此要选用图1中的测量电路 六 注意事项1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 宜选用旧电池和内阻较大的电压表 2 电池在大电流放电时极化现象较严重 电动势E会明显下降 内阻r会明显增大 故长时间放电电流不宜超过0 3A 短时间放电电流不宜超过0 5A 因此实验中不宜将I调得过大 读电表的示数要快 每次读完后应立即断电 4 为了提高测量的精确度 在实验中I U的变化范围要大一些 计算E r时 U1和U2 I1和I2的差值要大一些 5 用伏安法测电动势E和内电阻r时 可以设计成两种电路 如图所示 在实验中我们选择甲图的原因有 依据闭合电路的欧姆定律E U Ir 在实验中需要测路端电压
5、U和电源中的电流I 可以看出 甲图中由于电压表的分流作用 使电流表测得的不是真实的电源中的电流 乙图中由于电流表的分压作用 电压表测得的不是真实的路端电压 这两个电路都存在系统误差 由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大 则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大 故电流表的分压作用不能忽略 所以选用甲图电路较好 6 仪器的选择 1 电流表量程的选择 量程要大于电源允许通过的最大电流 对于电池来讲允许通过的最大电流是0 5A故需要选0 0 6A 2 电压表量程的选择 量程要大于电源电动势 对一节干电池来讲 电压表量程在大于1 5V的前提下越小越好 3 滑动变阻器的选择 滑动变阻器的最大电阻为待测电
6、阻的几倍时较好 在该实验中因电源内阻比较小 故滑动变阻器选择较小一点的即可 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中 备有下列器材 A 待测干电池 电动势约为1 5V 内阻小于1 0 B 电流表G 满偏电流Ig 3mA 内阻Rg 10 C 电流表A 0 0 6A 内阻0 1 D 滑动变阻器R1 0 20 10A 1 某同学发现上述器材中虽然没有电压表 但给出了两个电流表 于是他设计了如图 甲 中的a b两个参考实验电路 其中合理的是图 所示的电路 在该电路中 为了操作方便且能较准确地进行测量 滑动变阻器应选 填写器材前的字母代号 2 图 乙 为该同学根据 1 中选出的合理实验电路 利用测出的数
7、据绘出的I1 I2图线 I1为电流表G的示数 I2为电流表A的示数 则由图线可得被测电池的电动势E V 内阻r 解析 1 电路a中电流表A和定值电阻R0组成的电压表量程为0 6 990 1V 594V 而电源电动势仅约为1 5V 所以电路a不合理 电路b合理 电源的内阻较小 又滑动变阻器采用限流式改变电路 所以用滑动变阻器R1改变电路较为方便 答案 1 bD 2 1 48 1 47 1 49均正确 0 8 0 78 0 82均正确 方法总结 1 实验仪器的选取测一节干电池的电动势和内电阻 电压表应选择3V量程 一般通过干电池的电流不能过大 电池在大电流时电动势会明显下降 内电阻r会明显增大 因
8、此电流表应选择0 6A挡 电池应选择废旧干电池 此时电池内阻大 路端电压变化范围大 为使滑动变阻器调节方便 滑动变阻器选择最大阻值10 左右的电阻 2 实验数据的处理 在用U I图象处理数据时注意坐标原点的数据 防止直接用纵坐标值与横坐标值 截距 求电阻而出错 图线斜率的绝对值为电源的内阻 图象中图线与U轴的交点的值为电动势 导线若干 1 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 2 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 方法总结 本实验利用伏安法测电动势和内阻 但在电压表或电流表量程不满足测量要求时 需创新设计实验 将电压表或电流表扩大量程 其基本原理仍是闭合电路欧姆定律 感谢亲观看此幻灯片 此课件部分内容来源于网络 如有侵权请及时联系我们删除 谢谢配合
