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1、实验九测定电源的电动势和内阻实验九测定电源的电动势和内阻知识要点归纳知识要点归纳实验目的实验目的1掌握用电压表和电流表测定电源掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律2掌握用图象法求电动势和内阻的掌握用图象法求电动势和内阻的方法方法实验原理实验原理1实验依据：闭合电路欧姆定律实验依据：闭合电路欧姆定律2实验电路：如图实验电路：如图751所示所示图图7514作图法数据处理，如图作图法数据处理，如图752所示：所示：图图752实验器材实验器材电池电池(被测电源被测电源)、电压表、电流表、电压表、电流表、滑动变阻
2、器、开关、导线、坐标纸、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔铅笔实验步骤实验步骤1电流表用电流表用0.6 A量程，电压表用量程，电压表用3 V量程量程,按图按图751连接好电路连接好电路2把变阻器的滑片移动到使阻值最把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端大的一端过程分析导引过程分析导引3闭合电键，调节变阻器，使电流闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数记录一组电流表和电表有明显示数记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录压表的示数，用同样方法测量并记录几组几组I、U值，并填入表格中值，并填入表格中4断开开关，拆除电路，整理好器断开开关，拆除电路，整理好器材材数据处理数据处理本实验中数
3、据的处理方法本实验中数据的处理方法,一是联立一是联立方程求解的公式法方程求解的公式法,二是描点画图法二是描点画图法.第第1组组第第2组组 第第3组组第第4组组第第5组组第第6组组U/VI/A法一：取六组对应的法一：取六组对应的U、I数据，数据数据，数据满足的关系式满足的关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第让第1式和第式和第4式联式联立方程，第立方程，第2式和第式和第5式联立方程，式联立方程，第第3式和第式和第6式联立方程，这样解得式联立方程，这样解得三组三组E、r，取其平均值作为电池的电，取其平均值作为电池的电动势动势E和内阻和内阻r的大小的大小法二法二:以路端电压以路端电压U为
4、纵轴、干路电流为纵轴、干路电流I为横轴建立为横轴建立UI坐标系坐标系,在坐标平面在坐标平面内描出各组内描出各组(U，I)值所对应的点值所对应的点,然后然后尽量多地通过这些点作一条直尽量多地通过这些点作一条直线线,不在直线上的点大致均匀分布不在直线上的点大致均匀分布误差分析误差分析1由读数误差和电表线性不良引起误由读数误差和电表线性不良引起误差差2用图象法求用图象法求E和和r时，由于作图不准时，由于作图不准确造成的误差确造成的误差3本实验采用的图本实验采用的图751所示的所示的测量电路是存在系统误差的，这是由测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流于电压表的分流IV引起的，使电流表引起的，
5、使电流表的示数的示数I测测小于电池的输出电流小于电池的输出电流I真真因因为为I真真I测测IV，而，而IVU/RV，U越大，越大，IV越大，越大，U趋近于零时，趋近于零时，IV也趋近于也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图偏小修正后的图线如图线如图753所所示，显然，示，显然，E、r的的测量值都比真实值测量值都比真实值偏小，偏小，r测测r真真、E测测r真真图图754 图图755注意事项注意事项1为了使电池的路端电压变化明显为了
6、使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应选的大些电池的内阻应选的大些(选用已使用选用已使用过一段时间的干电池过一段时间的干电池)2在实验中不要将在实验中不要将I调得过大，每次调得过大，每次读完读完U、I读数立即断电，以免干电池读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使得在大电流放电时极化现象过重，使得E、r明显变化明显变化3测出不少于测出不少于6组组I、U数据，且变数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的似于逐差法，要将测出的I、U数据中，数据中，第第1和第和第4组为一组，第组为一组，第2和第和第5组为组为一组，第一组，第3和第
7、和第6组为一组，分别解组为一组，分别解出出E、r值再求平均值值再求平均值4在画在画UI图线时，要使较多的点图线时，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直直线的两侧，而不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差线较远的点，以减小偶然误差5干电池内阻较小时，干电池内阻较小时，U的变化较的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如小，此时，坐标图中数据点将呈现如图图756甲所示的状况，使下部大甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用，为此，可使纵面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据坐标不从零开始而是根据测
8、得的数据从某一恰当值开始从某一恰当值开始(横坐标横坐标I必须从零必须从零开始开始)，如图乙所示，并且把坐标的，如图乙所示，并且把坐标的图图756实验创新实验创新1安安阻法阻法用一个电流表和电阻箱测量，电路如用一个电流表和电阻箱测量，电路如图图757，测量，测量原理为原理为:EI1(R1r),EI2(R2r)，由此可求出由此可求出E和和r,此种方法此种方法使测得的电动势无偏差使测得的电动势无偏差,但内阻偏大但内阻偏大图图757图图758实验典例探究实验典例探究题型题型1 1器材选择和数据处理器材选择和数据处理例例1 用如图用如图759所示电路测量所示电路测量干电池的电动势和内阻干电池的电动势和内
9、阻(电动势约为电动势约为1.5 V，内阻约，内阻约0.5 ，允许通过的最，允许通过的最大电流为大电流为0.6 A)图中电压表图中电压表V的量的量程为程为2.0 V，内阻为，内阻为3000 ；电流表；电流表A的量程为的量程为0.10 A，内阻为，内阻为5.0 .除被除被测电池、开关和导线外，还有如下器测电池、开关和导线外，还有如下器材：材：图图759A滑动变阻器：阻值范围滑动变阻器：阻值范围010 B滑动变阻器：阻值范围滑动变阻器：阻值范围0100 C定值电阻：阻值为定值电阻：阻值为1 D定值电阻：阻值为定值电阻：阻值为100 (1)为了满足实验要求并保证实验的为了满足实验要求并保证实验的精确度
10、，精确度，R2应选阻值为应选阻值为_ 的定值电阻；为便于调节，图中的定值电阻；为便于调节，图中R1应应选择阻值范围是选择阻值范围是_ 的滑动的滑动变阻器变阻器(2)实验中实验中,当电流表读数为当电流表读数为0.10 A时时 ,电压表读数为电压表读数为1.16 V；当电流表读数；当电流表读数为为0.05 A时，电压表读数为时，电压表读数为1.28 V则可以求出则可以求出E_ V，r_ .【解析解析】(1)因电流表的内阻为因电流表的内阻为5.0 ，为了保护电流表，根据并联电路，为了保护电流表，根据并联电路的特点，应并联一个小电阻，使流过的特点，应并联一个小电阻，使流过此支路的电流比较大，达到保护电
11、流此支路的电流比较大，达到保护电流表的目的，表的目的，R2应选应选1 ；根据并联电；根据并联电路的特点，并联电路的总电阻比任意路的特点，并联电路的总电阻比任意支路的电阻都要小，为达到能明显控支路的电阻都要小，为达到能明显控制电路总电阻的变化，应选用与电压制电路总电阻的变化，应选用与电压表内阻阻值相差大的滑动变阻器，选表内阻阻值相差大的滑动变阻器，选阻值范围为阻值范围为010 的滑动变阻器的滑动变阻器(2)根据题意，根据题意，U11.16 V，I10.10 A，U21.28 V，I20.05 A利用利用闭合电路欧姆定律得：闭合电路欧姆定律得：【答案答案】(1)1010(2)1.40.4题型题型2
12、 2实验创新实验创新例例2 有一节干电池，电动势大约为有一节干电池，电动势大约为1.5 V，内电阻约为，内电阻约为1.0 .某实验小组某实验小组的同学们为了比较准确地测出该电池的同学们为了比较准确地测出该电池的电动势和内电阻，他们在老师的支的电动势和内电阻，他们在老师的支持下得到了以下器材：持下得到了以下器材：电压表电压表V(15 V,10 k)电流表电流表G(量程量程3.0 mA，内阻，内阻Rg10 )电流表电流表A(量程量程0.6 A，内阻约为，内阻约为0.5 )滑动变阻器滑动变阻器R1(020 ，10 A)滑动变阻器滑动变阻器R2(0100 ，1 A)定值电阻定值电阻R3990 开关开关
13、S和导线若干和导线若干(1)为了能准确地进行测量，同时为为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是阻器是_(填写器材编号填写器材编号)(2)请在虚线框内画出他们采用的实请在虚线框内画出他们采用的实验原理图验原理图(标注所选择的器材符号标注所选择的器材符号)(3)该小组根据实验设计的原理图测该小组根据实验设计的原理图测得的数据如下表，为了采用图象法分得的数据如下表，为了采用图象法分析处理数据，请你在下图所示的坐标析处理数据，请你在下图所示的坐标纸上选择合理的标度，作出相应的图纸上选择合理的标度，作出相应的图线线.序号序号123456电流表电
14、流表G(I1/mA)1.371.35 1.26 1.24 1.18 1.11电流表电流表A(I2/A)0.120.16 0.21 0.28 0.36 0.43(4)根据图线求出电源的电动势根据图线求出电源的电动势E_V(保留三位有效数字保留三位有效数字)，电源的内阻电源的内阻r_(保留保留两位有效数字两位有效数字)图图7510【解析解析】(1)为了便于调节，滑动为了便于调节，滑动变阻器的阻值不能太大，选择变阻器的阻值不能太大，选择R1比较比较合适合适(2)由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律EUIr可可知，只要能测出两组路端电压和电流知，只要能测出两组路端电压和电流即可列方程求解但题目中给出的
15、电即可列方程求解但题目中给出的电压表量程太大，无法准确读数，所以压表量程太大，无法准确读数，所以不能选用不能选用.因为电流表因为电流表G的内阻已知的内阻已知,可以考虑把可以考虑把G和定值电阻和定值电阻R3串联作电串联作电压表使用压表使用.实验原理图如图实验原理图如图7511a所示所示 图图7511(3)取纵轴表示取纵轴表示I1，横轴表示，横轴表示I2，作出，作出的图线如图的图线如图b所示所示(4)由于由于R3支路电阻远大于滑动变阻支路电阻远大于滑动变阻器器R1所在支路电阻，所以干路电流近所在支路电阻，所以干路电流近【答案】【答案】(1)(2)、(3)见解析图象见解析图象(4)1.47(1.461.48)0.84(0.800.90)【名名师师点点评评】(1)本本题题打打破破定定势势思思维：电压表维：电压表V量程太大，不能选用量程太大，不能选用(2)电电流流表表G和和定定值值电电阻阻R3串串联联相相当当于于一个电压表，这是本题的创新点一个电压表，这是本题的创新点(3)题题中中若若给给出出电电表表内内阻阻的的准准确确值值、定定值值电电阻阻或或电电阻阻箱箱，可可考考虑虑电电表表的的改改装问题装问题知能优化演练知能优化演练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放
