《【人教2019版新教材课件】12.3实验：电池电动势和内阻的测量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【人教2019版新教材课件】12.3实验：电池电动势和内阻的测量（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、12.3 实验：电池电动势和内阻的测量,(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。,实验目的,实验目的,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：,实验数据处理,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：,R,减少实验误差：多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值.,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
2、动势E,纵坐标可以不从0开始,O,电池内阻,短路电流,短路电流 I短,【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。,误差分析,R,1、系统误差是由于电压表的分流引起。,I真,Iv,I测,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,初步变形,R,R,思考：为什么实验不使用右图的电路测量？,1、系统误差是由于电流表的
3、分压引起。,真实值,R,U真,U测,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,【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）
4、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)。 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,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”,实验
5、拓展一,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：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,/V-1,/-1,斜率k=r/E,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,实验拓展二,【思考】：若电压表V被损坏了，除了原器材外，现实验室还有： A电流表G1（量程100A，内阻100） B电阻箱R1（0-99.99） C电流表G2（量程1mA，内阻约100） D电阻箱R2（0-99999.9） 如何设计电路？,利用
6、电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,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”）。 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=_
7、。 （保留两位小数),b端,答案：1.49(在1.50范围内均可) 0.60(在0.65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,实验总结,（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,实验总结,（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
8、斜率、截距求E、r。,物理电学实验复习,常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的,一、对电表的认识,1、电流表的构造和工作原理,（1）构造：永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成,(2)电路图：,电流表的内阻:表头G的电阻Rg（大约几欧到几十欧）,满偏电压:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压Ug（大约零点几伏）,满偏电流:电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig（约几十微安到几毫安）,2、把灵敏电流计改为电压表,电压表的内阻：,量程越大，内阻越大,3、把灵敏电流计改为电流表,电流表的内阻：,量程越大，内阻越小,4、电流表和电压表的读数方法,(1)最小刻度是1的电表,最小刻度:1（包
9、括0.1、0.01） 读数：估读到最小刻度的下一位即下一位按十分之一估读 方法：用目测把每一小格等分成十份看指针所在的位置, 0.39 V, 1.33 V, 2.00V,9,3,0,（2）最小刻度是2的电表,最小刻度：2（包括0.2、0.02） 读数：估读到最小刻度的同位即同一位按二分之一估读 方法：用目测在每一小格中间认定一条 “中间线”，看指针所在的位置 技巧：靠边读边，靠中间读一半,4、电流表和电压表的读数方法, 0.08 A, 0.27 A, 0.40 A,8,7,0,（3）最小刻度是5的电表,最小刻度：5（包括0.5、0.05） 读数：估读到最小刻度的同一位即同一位按五分之一估读 方
10、法：用目测把每一小格等分成五份看指针所在的位置,4、电流表和电压表的读数方法, 1.9 V, 6.7 V, 10.0 V,9,7,0,、限流电路,负载电阻两端的电压变化范围为：,内阻不计，电动势为E,二、滑动变阻器的两种接法,优点：电路简单，省电 不足：电压不能从零开始,通常适用于R与R0相当或更小时，此电路滑动变阻器消耗的功率较少。,、分压式电路,负载电阻两端的电压变化范围为：,常适用于R比R0大得多时，此电路滑动变阻器消耗的功率较多。电压变化范围较大。,内阻不计，电动势为E,优点：电压能从零开始 不足：电路复杂，费电,负载RX的电压调节范围,可见滑动变阻器的总阻值R越大，电阻RX两端电压的
11、变化范围越大。变阻器总阻值R 是Rx 的2-5倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，这样既便于调节,用电器两端电压变化范围又比较大., 限流电路,在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大,如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调，也没有要求多测几组数据，而且滑动变阻器的阻值比待测电阻的阻值大，并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待测电阻正常工作，这时应从节省电能（）和电路简单考虑，选用限流电路。, 分压电路,负载RX的电压调节范围,在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于a端以使负载上的电压和电流最小（均为零）,滑动变阻器的总阻值R越小，越便于调节用电
12、器两端电压 一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻, 在0.10.5倍之间为好。,要求测量结果尽量准确，需要多测几组数据；要求待测电阻两端电压变化范围较大；或要求从零开始连读可调，应选分压电路。如果滑动变阻器的全阻值比待测电阻的阻值小得多，为了能使待测电阻两端电压有较大变化，应选分压电路。如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定电流或电流表的量程，应选分压电路,3、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：,EIR 电源负担轻,E（IR+Iap） 电源负担重,简便,复杂,（1）电路应采用电流表外接法（为什么？）,（2）滑线变阻器应采用分压式接法。,1、描绘小电珠的伏安特性曲线,
13、三、几个基本实验,2、测定金属电阻率,1、实验原理：,即：,（2）电阻R的测量（关键）,（1）直径的测量（螺旋测微器的使用）,用电压表测电压,用电流表测电流,外接法？ 内接法？,限流式？ 分压式？,“同一性”,由于电流表分压引起的。,误差产生的原因:,若RX RV 时，采用电流表内接法,由于电压表分流引起的。,误差产生的原因：,若RXRV时，采用电流表外接法。,2.电路,3.仪器的选择,（1）安全性原则,要保证所用仪器的安全，电源最大允许通过的电流、电压表和电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流、用电器的额定电压电流等。选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。,（2）
14、精确性原则,尽量减小实验误差。选择电表时，在保证电流和电压均不超过使用量程的前提下，合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的2/3），电表达不到满偏的1/3是不允许的。,（3）操作性原则：,如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，当其阻值大于用电器的阻值时用限流电路调节电路的电压(电流)比较方便；当其阻值小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压(电流)比较方便,（4）选择的一般步骤,根据实验要求设计合理的实验电路； 找出唯一性的器材； 估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程； 根据实验的要求和待测电
15、阻的阻值选择滑动变阻器.,例1.用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1，伏特表的量程为3V，内阻为5K;电源的电动势为6V，变阻器的阻值为020 。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。,解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：,例2：有一个电阻Rx，其阻值大约是25k ，可供选择的器材是：电流表A1 (0-100A, 2k) 电流表A2 (0-500A, 300)电压表V1 (0-10V, 100k） 电压表V2 (0-50V, 500K）直流稳压电源 E（15V，1
16、A） 滑动变阻器 R (1k, 1W) 电键K和若干根导线 试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。,解：（1）电压表、电流表的选择,由于滑动变阻器的电阻明显小于待测电阻，因此滑动变阻器必须用分压器接法。,若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。,由于用分压器接法时，电阻RX 中的最大电流为,Imax= 10V /25K = 0.4mA = 400A,所以电流表选A2（500 A ）,（2）电流表内接法和外接法的选择,实验电路图,因为RX=25KRA=300，所以采用电流表内接法,例3. 如图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：(1)待测电阻Rx（
