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1、欢迎各位老师莅临指导 安徽省阜阳市颍州区红旗中学 物理教研组 李铁马,测定电源的电动势和内阻的误差分析及变式,1、基本原理,2、实验基本电路,：路端电压,只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r,闭合电路的欧姆定律：r,：通过电源的电流,以实验电路甲进行原理分析。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。,（用图像法分析误差）为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I 图象处
2、理实验数据.将点描好后,用直尺画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等.这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小.,这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E (对应的I=0) ,斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。（结果存在系统误差）,特别要注意：有时纵坐标的 起始点不是0，求内阻的一般 式应该是 r=|U/I |。,3、系统误差原因分析,r 测 r真,r 测 r真,E测 E真,E测 = E真,4、实验数据处理,把所测量的数据代入U = EIr， 计算出 ，,同理，把其它几组 r2、r3、E2、E3算出来， 用公式， 即为所测电源的电动势和
3、内阻。, 平均值法,*,*,*,*,*,*,甲, 图象法,小试牛刀：05年南通质量检测一12、,某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1，电压表(0-3V,3k),电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各一只; (1)实验中滑动变阻器应选用 (选填R1或R2). (2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路. (3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻r= .,R1,1.50,图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-
4、RA=0.85 ,0.85,某同学在实验室先后完成下面二个实验： 测定一节干电池的电动势和内电阻； 描绘小灯泡的伏安特性曲线 (1)用实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线, 实验所测干电池的 电动势为 V, 内电阻为 .,05年徐州市第二次质量检测12、,1.50,0.75,(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取 E总阻值15，最大允许电流2A的滑动变阻器 F总阻值200，最大允许电流2A的滑动变阻器 G总阻值1000，最大允许电流1A的滑动变
5、阻器,C,E,上页,下页,(3)将实验中得到的数据在实验中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验中的电池与实验中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 ， 若将两节与实验中相同的干电池串联后与该小 灯泡组成闭合回路， 则此时小灯泡的 电压为 ， 实际功率为 .,解：P1=0.601.20=0.72W,0.720.02W,画出这时的U-I图线如图c示,0.850.88V,P2=0.881.40=1.23W,1.21.3W,题目,上页,二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式,变式一实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表， 测定电源的电动势和内电阻。如何测？,（
6、1）电路如图所示：,（2）主要步骤 改变电阻箱阻值R，测出对应的电流I 由（E=I1R1+I1r， E=I2R2+I2r） 得：,若能测出多组I、R值，以R为纵坐标， 为横坐标，作出 图象，由于 ， 可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距是r，图线的斜率是E。,（3）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如下图所示的,小试牛刀：2006年天津理综卷22(3)、,R1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到 E V，r 。,解： E=I(R+r）,R= E/I - r,在R1/I图线中， 斜率等于电动势的数值， E=(10+0.9)/3.8
7、=2.9V,截距的绝对值等于内阻的数值, r=0.9,2.9,0.9,变式二实验中除了待测电源和电键导线外，只有电阻箱和电压 表，如何测？,（1）电路如图所示,（2）主要步骤 改变电阻箱阻值R，测出对应的电压U 由 ， 求出电源的电动势和内阻,变式三今有一个阻值为5的定值电阻，一个理想电压表(量程大于电源电动势)，开关及导线若干，能否测电源电动势和 内阻？,（2）主要步骤：,（3）电源电动势和内阻：,闭合K1 、 K2 ， 记下电压表读数U2,（1）电路如图所示：,断开K2、闭合K1， 记下电压表读数U1,E=U1,变式四今有一个阻值为10的定值电阻，一个电压表，开关和导线若干，电压表表盘上有
8、刻度但无刻度值。请设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。 要求： 画出实验电路图 简要写出完成接线后的实验步骤 写出需测量的量，计算电源内阻的表达式,（1）电路如图所示：,（2）主要步骤：,断开K2、闭合K1， 记下电压表偏转格数N1,闭合K1 、 K2 ， 记下电压表偏转格数N2,（3）电源内阻：,变式五有两只伏特表V1和V2，量程已知，内阻不知，另有一干电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的电动势（已知电动势不超过伏特表的量程） 要求： 画出测量时所用的电路图 以测量的
9、量为已知量，导出计算电动势的表达式,（1）电路如图所示：,（2）主要步骤：,闭合S1、S2，记下V1的读数U1， 则,由上两式可得：,闭合S1、断开S2，记下V1的读数 V2的读数U2，则,变式六. 判断下列电路能否测电源电动势和内阻 （电表都是理想电表）,变式七测量电源B的电动势E及电阻r（E约为4.5V，r约为1.5）,器材：量程3V的理想电压表、量程0.5A的电流表（具有一定内 阻）、固定电阻R=4、电键K、滑线变阻器R、导线若干 要求： 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） 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）,（1）电路如图所示：,祝同学们学习愉快！ 再见！,
