电源电动势和内阻的测定课件.ppt

电源电动势和内阻的测定,测量电源的电动势和内电阻,实验数据处理方法比较：1.计算法：原理清晰但处理繁杂，偶然误差处理不好。2.作图法：原理清晰、处理简单，偶然误差得到很好处理，可以根据图线外推得出意想不到的结论。,电源电动势和内阻的测定,测定电动势内阻电路用电流表和电压表测E、r2001年上海卷16、05年南通质量检测一12、2002年河南卷12、2004年广东卷12、伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：05年扬州质量检测二12、例1、伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较2：05年徐州市第二次质量检测12、05年南通质量检测一12、2005年全国卷22(2)、05年苏锡常镇一模12、2006年天津理综卷22(3)、2006年广东卷12、2006年江苏卷13、,测定电动势内阻电路,用电流表和电压表测E、r,实验电路如右。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。,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。,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|。,要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻r（约几欧）,提供下列器材：电压表V1（量程3V，内阻1k）,电压表V2（量程15V,内阻2k）,电阻箱（09999）,电键,导线若干。某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：（l）合上电键S，将电阻箱R阻值调到110，读得电压表的读数为U1（2）将电阻箱R阻值调到R220，读得电压表的读数为U2，由方程组U1EU1r/R1、U2EU2/R2解出E、r，为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？。,2001年上海卷16、,解:应选用量程为3V的电压表,改变电阻箱阻值R，读取若干个U的值，由IU/R计算出电流的值，然后作出UI图线，得到E、r,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(102A)和R2(1000.1A)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=1.85r=1.85-RA=0.85,0.85,（8分）现有器材：量程为10.0mA、内阻约3040的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为=，式中各直接测得量的意义是：.,2002年河南卷12、,（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。,（2）I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流.,测量原理：,E=I1（R1+Rg+r）,E=I2（R1+R2+Rg+r）,联立解得,注意：若只用R2接在电路中，则电流将超过电流表的量程，所以用R1和R2串联接入电路。,解答：,2004年广东卷12、,(12分)图中R为已知电阻，Rx为待测电阻，S1为单刀单掷开关，S2为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势及电阻Rx（1）写出操作步骤：（2）由R及测得的量,可测得E，Rx=.,画出电路图如图示：,解：S1断开，S2接到a端，记下电压表的读数U1；由于电压表内阻极大，所以E=U1,S2仍接到a端,闭合S1,记下电压表的读数U2,如图a示,S1仍闭合,S2接到b端,记下电压表的读数U3.如图b示,伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：,1.安培表内接在并联电路之内的电路:,解：作U=E-Ir图线如图实线示：,式中的U是路端电压,I应是通过电源的电流，,I实=IA+IV=(IA+U/RV),可见U越大，差值(I实-IA)就越大，U=0时，差值(I实-IA)也为0，,实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大,E测E真r测r真,该电路适用于滑动变阻器阻值很大(电源内阻很大)的情况.,若将电流表的内阻并入电池中，则U路和I的测量值就都准确了,E的测量值就准确了,测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。U路=E-I(RA+r)=E-Ir,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,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(102A)和R2(1000.1A)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=.,R1,1.50,0.85,图线的斜率为0.7/0.37=1.85r=1.85-RA=0.85,2005年全国卷22(2)、,实验电路原理图如右图示。,05年苏锡常镇一模12、,(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格:10,2.5WB.100,1.0WC.200,1.0WD.2000,5.0W本实验应选哪一种规格?答:(),现有一种特殊的电池,它的电动势为E,约为9V,内阻约为50,已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,阻值范围0-9999,R0是定值电阻,起保护电路的作用,C,(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电压表的示数U,再改变电阻箱的阻值,取得多组数据,作出了如图(b)所示的图线,(已知该直线的截距为0.1V-1),则根据该同学所作出的图线,可求得电池的电动势E为V,内阻r为.,解:由闭合电路欧姆定律得,化简得,可见图线的截距为1/E,E=10V,图线的斜率为,r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6,r=46,10V,46,注：原题图中数据有问题。,（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,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EV，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=2.9V,截距的绝对值等于内阻的数值,r=0.9,2.9,0.9,2006年广东卷12、,12（11分）某同学设计了一个如图7所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1）、电阻箱（099.99）、滑动变阻器（010）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。（1）该同学按图7连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20。试分析该测量产生误差的原因是_,满偏时滑动变阻器阻值与电流表阻值之比偏低；,电阻箱的阻值不能连续调节。,（2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：_,（3）图8是由实验数据绘出的图象,由此求出待测干电池组的电动势EV、内阻r。（计算结果保留三位有效数字）,断开K，将R旋至最大值，S掷向D,调小R直到电流表指针有足够偏转，改变R值测几组I随R变化的数据；,2.762.96,2.272.47,解见下页,上页,下页,解：E=I(R+r）,R=E/I-r,在1/IR图线中，斜率的倒数等于电动势的数值，E=8.80/(4.00-0.87)=2.81V,截距跟斜率之比值等于内阻的数值,r=2.810.872.44,题目,上页,2006年江苏卷13、,13（12分）现要按图所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5V）和内阻r（约20），可供选择的器材如下：电流表A1、A2（量程0500A，内阻约为500）、滑动变阻器R（阻值0100、额定电流1.0A），定值电阻R1（阻值约为100），电阻R2、R3（阻值0999.9），开关、导线若干。由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图所示的电路进行测量。,（1）测量电流表A2的内阻按图电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的操作：A断开S1B闭合S1、S2C按图连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，R2调至最大D调节R2，使A1的示数为I1，记录R2的值E断开S2，闭合S3F调节滑动变阻器R，使A1、A2的指针偏转适中，记录A1的示数I1请按合理的顺序排列实验步骤（填序号）：。,CBFEDA,上页,下页,题目,（2）将电流表A2（较小量程）改装成电流表A（较大量程）如果（1）中测出A2的内阻为468.0，现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A，应把R2调为与A2并联，改装后电流表A的内阻RA为。,（3）利用电流表A、电阻箱R3测电池的电动势和内阻用电流表A、电阻箱R3及开关S接图所示的电路测电池的电动势和内阻,实验时,改变R3的值,记录下电流表A的示数I，得