(第四讲)实验十：测定电源的电动势和内阻

1、学习目标学习目标:掌握用掌握用电压表电压表和和电流表电流表测电源电动势测电源电动势和内阻的方法与原理和内阻的方法与原理.考查考查:电压表、电流表电压表、电流表读数读数及及U-I图象处理数据图象处理数据方法、测定电源电动势和内阻的方法、测定电源电动势和内阻的另类方法另类方法复习回顾：复习回顾：2、电源电动势与内、外电压关系电源电动势与内、外电压关系1、闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律rREIEUUUIr外内EI短短（2）图象在横轴上的截距为短路电流）图象在横轴上的截距为短路电流I短短（U=0）（3）图象斜率的绝对值为电源内阻）图象斜率的绝对值为电源内阻（I I=0=0）I/AU/V0 0（1）图

2、象在纵轴上的截距为电源的电动势）图象在纵轴上的截距为电源的电动势ErUIEr短由由U =E -Ir 可知，可知，U U 是是I I 的一次函数。的一次函数。 易错点：由 UI 图象判断电源的短路电流【例 1】(双选)如图 8420 是某电源的路端电压与电流)AD的 UI 图象，下列说法中正确的是(图 8420A该电源的电动势是 2.8 VB该电源的短路电流是 1.0 AC该电源的内电阻是 2.8 D该电源的内电阻是 0.8 1、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干若干,

3、,如何测量这节电池的电动势和内阻。如何测量这节电池的电动势和内阻。1122EUI rEUI rAVSR原理：原理：E=U+IrE=U+Ir思考思考 2、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干一块电流表、一个电键和导线若干, ,如何测量这如何测量这节电池的电动势和内阻。节电池的电动势和内阻。 E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r)ARK原理：原理：E=IE=I（R+r)R+r) 3、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干一块电压表、一个电键和导线若干, ,如何测量

4、这节如何测量这节电池的电动势和内阻。电池的电动势和内阻。VRKrRUUE222rRUUE111原理：原理：E=U+E=U+URr实验目的(1)(1)掌握用电压表和电流表掌握用电压表和电流表 测定电源电动势和内阻的方法测定电源电动势和内阻的方法. .(2)(2)学会用学会用U-IU-I图线处理数据的方法图线处理数据的方法. .伏安法测电源电动势和内阻实验伏安法测电源电动势和内阻实验实验原理1 1、根据、根据闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律E=UE=U外外+Ir+Ir， 则则 路端电压路端电压 U U外外=E-Ir=E-Ir. . 2 2、改变负载电阻，可得到不同的路端电压、改变负载电阻，可得到不

5、同的路端电压. . E E，r r不变不变负载负载R R增大增大电流电流I I减小减小U U内内减小减小U U外外增大增大实验原理3 3、在电路中接入的负载电阻分别是、在电路中接入的负载电阻分别是R R1 1、R R2 2时，对应的时，对应的 在电路中产生的电流为在电路中产生的电流为I I1 1、I I2 2，路端电压为，路端电压为U U1 1、 U U2 2，则代入，可获得一组方程：，则代入，可获得一组方程：从而计算出：从而计算出： 11UEI r22UEI r2112UUrII122112IUI UEII实验仪器伏特表、安培表、伏特表、安培表、 滑动变阻器、电键、导线、滑动变阻器、电键、导

6、线、 被测电池被测电池仪器选择：仪器选择：安培表：安培表：00.6A00.6A伏特表伏特表: :03V03V滑动变阻器滑动变阻器: :选用阻值较小的选用阻值较小的, ,最大阻值最大阻值10201020vA实验电路及其实物连线图实验电路及其实物连线图返回返回实验步骤 (1) (1) 连接电路，开始开关应处于连接电路，开始开关应处于断开断开状态状态, , 滑动变阻器滑动变阻器阻值调到最大阻值调到最大. . (3) (3)闭合电键，闭合电键，调节滑动变阻器滑片调节滑动变阻器滑片的位置的位置，读出电流，读出电流I I、电压、电压U U的值的值, ,重复重复 5 5 次次 , ,列表记录列表记录. .A

7、VKE,r(2)检查检查:电表的指针是否指零电表的指针是否指零 量程选择合适量程选择合适,实验步骤 (4) (4)整理好器材整理好器材, , 利用利用公式公式或或U-IU-I图象图象处理记录的数据处理记录的数据, , 求出电源的求出电源的E E和和r.r.AVKE,r注意事项(1)(1)电池的选择电池的选择: : 为使实验中为使实验中U U随随I I的变化明显，应选用的变化明显，应选用内阻较大内阻较大的的电池，可以电池，可以用旧些的干电池用旧些的干电池，但过旧的电池虽然内，但过旧的电池虽然内阻大，但电动势不稳定，也不宜使用阻大，但电动势不稳定，也不宜使用. .(2)(2)防止电池极化防止电池极

8、化: : 电路中的电流较大时电池极化现象比较严重，会电路中的电流较大时电池极化现象比较严重，会导致电动势明显下降和内阻明显增大导致电动势明显下降和内阻明显增大. . 因此因此通电时通电时间越短越好，读完数据立即切断电源间越短越好，读完数据立即切断电源，要特别注意，要特别注意测量时测量时绝不允许负载短路绝不允许负载短路. .注意事项(3)(3)作作U-IU-I图象时的注意点图象时的注意点: : 用作图法时，滑动变阻器阻值应在用作图法时，滑动变阻器阻值应在几欧几欧至至几十几十欧的较大范围内欧的较大范围内变化，变化，使各组数据差别大些使各组数据差别大些，实验，实验数据要数据要多取几组多取几组， 由于

9、读数等偶然误差的存在，描出的点不完全由于读数等偶然误差的存在，描出的点不完全在同一直线上在同一直线上, ,误差分析AVKE,r1、本实验中，存在的、本实验中，存在的系统误差系统误差是由于是由于 电压表的分流电压表的分流引起。引起。2、由、由U-I图线可知，该实验的测图线可知，该实验的测量结果将导致电源的电动势量结果将导致电源的电动势E和和内阻内阻r都都偏小偏小。0UI测量值测量值真实值真实值斜 率斜 率 k k 绝 对 值绝 对 值 = r= r电流表内接时电流表内接时AVKE,r1、本实验中，存在的、本实验中，存在的系统误差系统误差是由于是由于 电流表的分压电流表的分压引起。引起。2、由、由

10、U-I图线可知，该实验的测图线可知，该实验的测量结果将导致电源的内阻量结果将导致电源的内阻r偏大，偏大，但电动势但电动势E测测=E真真。0UI测量值测量值真实值真实值误差分析电流表外接时电流表外接时斜 率斜 率 k k 绝 对 值绝 对 值 = r= r主题(1)实验原理与误差分析（单选）（单选）用如图用如图8-5-1甲所示电路测电池甲所示电路测电池的电动势和内阻时，由于电压表的分流作用造的电动势和内阻时，由于电压表的分流作用造成系统误差，图乙所示的成系统误差，图乙所示的UI图象中有两条直图象中有两条直线线AB和和AB，其中一条是根据实测数据画出的，其中一条是根据实测数据画出的图线，另一条是修

11、正电压表分流所引起的误差图线，另一条是修正电压表分流所引起的误差后得到的图线，以下说法不正确的是后得到的图线，以下说法不正确的是()A.AB是根据实测数据画出的图线是根据实测数据画出的图线B.AB是根据实测数据画出的图线是根据实测数据画出的图线C.路端电压路端电压U越大，通过电压表的电流越大越大，通过电压表的电流越大D.由于电压表的分流作用，使电池电动势和内阻的测由于电压表的分流作用，使电池电动势和内阻的测量值小于真实值量值小于真实值测电源的电动势与内阻测电源的电动势与内阻由图示电路可知，测量电压是真实由图示电路可知，测量电压是真实的，测量电流比真实电流小，故在同一的，测量电流比真实电流小，故

12、在同一UI图图线中，对应于同一线中，对应于同一U值，测量电流值比真实电值，测量电流值比真实电流小，故图中流小，故图中AB是根据实测数据画出的图线，是根据实测数据画出的图线，所以选项所以选项A、D说法正确，说法正确，B错错.由图可看出由图可看出U越越大，大，AB、AB对应电流偏差越大，选项对应电流偏差越大，选项C说法说法正确正确.本题选本题选B.熟练掌握实验的原理是正确分析误熟练掌握实验的原理是正确分析误差来源的基础差来源的基础.课堂小结课堂小结U-I法法: :I-R法：法：U-R法法：ARsVRs1122EUI rEUI r E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r)rRUUE222rRUU

13、E111E测测 E真真E测测 E真真AV乙乙AV甲甲E测测 = E真真E测测 = E真真r 测测 r真真 r 测测 r真真 r 测测 r真真 （2）某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验。他采用如图甲所示的实验电路进行测量，图乙给出了实验所需要的各种仪器，请你按电路图把实物连成实验电路。这位同学测量时记录了这位同学测量时记录了5组数据，并将数据填入了以下表格中。组数据，并将数据填入了以下表格中。请你根据这些数据在坐标系中画出请你根据这些数据在坐标系中画出 图线。图线。根据图线求出电池的电动势根据图线求出电池的电动势E= V，内阻，内阻r= 。这位同学对以上实验的系统误差进行了分析。其中正确的是

14、这位同学对以上实验的系统误差进行了分析。其中正确的是A、主要是由电压表的分流引起的、主要是由电压表的分流引起的B、主要是由电流表的分压引起的、主要是由电流表的分压引起的C、电动势测量值小于真实值、电动势测量值小于真实值D、内阻测量值大于真实值、内阻测量值大于真实值IU （2）实物图连接如图（2分） 作图如图（2分）；1.461.48（2分）；0.460.51（2分） AC(2分)1.101.21.31.41.51.60.200.400.60某同学要测量一电动势略小于某同学要测量一电动势略小于3V的直流电源的电动势和内的直流电源的电动势和内阻，有以下器材可供选择：阻，有以下器材可供选择： A电流

15、表（电流表（00.6A3A） B电压表（电压表（03V15V）C滑动变阻器滑动变阻器R（020，5A） D滑动变阻器滑动变阻器R（0200，1A）E定值电阻定值电阻R0 F电建电建S及导线若干及导线若干 本次实验的原理图如图本次实验的原理图如图C所示，则滑动变阻器应选所示，则滑动变阻器应选 （填器材（填器材前的字母代号），按照原理图连接好线路后进行测量，测出前的字母代号），按照原理图连接好线路后进行测量，测出6组组数据记录在下表中，记录有明显错误的是第数据记录在下表中，记录有明显错误的是第 组数据组数据由上表可知，电压表示数变化不明显，试分析引起这种情况的由上表可知，电压表示数变化不明显，试分

16、析引起这种情况的原因是原因是 待测量待测量第第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I/A0.110.200.300.400.500.56U/V2.872.852.832.822.792.58AVR0C C 6 电源内阻过小电源内阻过小将上述器材的连线略加改动就可解决上述问题，请你在下图D完成正确的连线。+-D待测电源- 3 15- 0.6 31.（2010年广东高考）年广东高考）某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（和内阻，使用的器材还包括定值电阻（R0=5欧）一个，开关两个，欧）一个

17、，开关两个，导线若干，实验原理图如图导线若干，实验原理图如图14(a).在图在图14（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下）的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接。电路的连接。请完成下列主要实验步骤；请完成下列主要实验步骤；检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图14（c）所）所示，读得电阻值是示，读得电阻值是_;将开关关将开关关S1 闭合，开关闭合，开关 S2 断开，断开，电压表的示数是电压表的示数是1.49V；将开关；将开关 S2_,电压表的示数是电压表的示数是1.16V；断开开关断开开关 S1。使用测得的数据，计算出干电池的内阻是使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_（计算结果保（计