实验：测定电池的电动势和内阻

1、第二章第二章 恒定电流恒定电流第十节第十节 实验：测定电池的电动势和内阻实验：测定电池的电动势和内阻教学目标1.1.理解实验原理，会分析实验误理解实验原理，会分析实验误差差2.2.会用图象法处理数据，并从图象会用图象法处理数据，并从图象上求出电源的电动势和内电阻上求出电源的电动势和内电阻3.3.能根据此实验的原理和方法设计能根据此实验的原理和方法设计出其他测量电动势和内阻的方法出其他测量电动势和内阻的方法 1.1.给你一节使用过的干电池、一个给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块安培表、一块伏特滑动变阻器、一块安培表、一块伏特表、一个开关和导线若干表、一个开关和导线若干 , , 如何测如

2、何测量这节电池的电动势和内阻？量这节电池的电动势和内阻？AVSR原理：原理：E = U + Ir一、实验原理及电路一、实验原理及电路E = U1+ I1rE = U2+ I2r 2.2.给你一节使用过的给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、干电池、一个变阻箱、一块安培表、一个开关一块安培表、一个开关和导线若干和导线若干, ,如何测量如何测量这节电池的电动势和内这节电池的电动势和内阻？阻？ E =I1(R1+r) E=I2(R2 +r)ARS原理原理: : E=I(R+r) 3.3.给你一节使用过的干给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和块电压表、一个电键和

3、导线若干导线若干, ,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？VRS原理原理: : E = U +URr E = U1 +U1R1r E = U2 +U2R2r电流表电流表电压表电压表滑动变阻器滑动变阻器开关、导线及坐标纸、铅笔开关、导线及坐标纸、铅笔( (选择量程接近电源电选择量程接近电源电动势动势) )选用阻值较小的选用阻值较小的, ,最最大阻值大阻值10 20二、实验器材的选择二、实验器材的选择以方案以方案1 1为例为例 被测电池被测电池（干电池）（干电池）AV甲甲AV乙乙 两图中电压表和电流表的测量值都是准两图中电压表和电流表的测量值都是准确的吗？如果不是，哪么

4、哪个表测量值确的吗？如果不是，哪么哪个表测量值准确？哪个表测量值有误差？误差是偏准确？哪个表测量值有误差？误差是偏大还是偏小？大还是偏小？ 因为待测部分（电池）的电阻是小电阻因为待测部分（电池）的电阻是小电阻,故故采用电流表外接法采用电流表外接法(相对待测部分相对待测部分)误差会小误差会小些，即甲图。些，即甲图。1. 1. 确定电流表和电压确定电流表和电压表的量程，按图示电路表的量程，按图示电路把器材连好。把器材连好。三、实验步骤三、实验步骤AVSR2.2.把滑动变动器的滑片移到一端使把滑动变动器的滑片移到一端使其阻值最大。其阻值最大。3.3.闭合开关，调节变阻器，使电流闭合开关，调节变阻器，

5、使电流表有明显读数表有明显读数, ,记录一组电流电压记录一组电流电压值，用同样的方法测量并记录几组值，用同样的方法测量并记录几组U、I值。值。4.4.断开开关，整理好器材。断开开关，整理好器材。5.5.数据处理：用原理中的方法计算数据处理：用原理中的方法计算或画图线算或画图线算E和和r。 四、数据处理四、数据处理1公式法：把测量的几组数据分别代入公式法：把测量的几组数据分别代入EUIr中，中，然后两个方程为一组，解方程求出几组然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结分别求平均值作为测量结果果2图象法图象法(1)以以I为横坐标，为横坐标，U为纵

6、坐标建立直角坐标系，为纵坐标建立直角坐标系，根据几组根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点；的测量数据在坐标系中描点；(2)(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；在直线两侧；AVSR1. 测量电路存在测量电路存在系统误差系统误差 。由于电压表的分流。由于电压表的分流 ，据此作出如图乙所示的真实和测量的，据此作出如图乙所示的真实和测量的 UI 图图线线 ，由图不难看出，由图不难看出 ，E、r 的测量值均小于真的测量值均小于真实值实值，r测测 r真真、E测测 E真

7、真 。五、误差分析五、误差分析2. 2. 电压表和电流表读数时会造成偶然误差。用电压表和电流表读数时会造成偶然误差。用作图法求作图法求 E E、r r 时，作图不准确造成偶然误差时，作图不准确造成偶然误差。I真真IvI测测UI测测量量值值真实值真实值I真真 = I测测 + IvE r六、注意事项六、注意事项1.1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些应大些( (选用已使用过一段时间的干电池选用已使用过一段时间的干电池) )。2.2.电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势 E 会明显下降，内阻会明显下降，

8、内阻 r 会明显增大，故长时间放会明显增大，故长时间放电不宜超过电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过短时间放电不宜超过0.5A，因因此，实验中不要将此，实验中不要将R调得过小，读电表示数要快调得过小，读电表示数要快，每次读完应立即断电。，每次读完应立即断电。3.3.测出不少于测出不少于6 6组组I、U数据，且变化范围要大些数据，且变化范围要大些。用方程组求解，要将测出的。用方程组求解，要将测出的I、U数据中，第数据中，第1 1 和第和第4 4为一组，第为一组，第2 2和第和第5 5为一组，第为一组，第3 3和第和第6 6为一为一组，分别解出组，分别解出 E、r 值，再求平均值值，再求平均值4

9、.4.计算内阻要在直线上任取两个相距较远的计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻点，用公式计算出电源的内阻 r。5. 干电池内阻较小时，干电池内阻较小时，U 的变化较小，此的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如下图甲所示的时，坐标图中数据点将呈现如下图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用。为此状况，使下部大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，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始据从某一恰当值开始( (横坐标横坐标 I 必须从零开必须从零开始始) )，如图乙所示，并且把纵坐标的比例放，如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，

10、可使结果的误差减小。此时图线与横轴大，可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势要在直线上任取两个相距较远仍为电动势要在直线上任取两个相距较远的点，用的点，用r | U/I |求电池的内阻求电池的内阻r。6. 6. 画画 UI图线时，要使较多的点落在这图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 ，个别偏离直线太远的点可舍去。这样可，个别偏离直线太远的点可舍去。这样可使偶然误差得到部分抵消，提高精确度。使偶然误差得到部分抵消，提高精确度。例例1.1.在用电压表、电

11、流表测两节干电池串联在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内阻时的电动势和内阻时 , ,除备有被测电池除备有被测电池 、开、开关和足够的导线外关和足够的导线外 ，还备有下列仪器可供，还备有下列仪器可供选择：选择： A. 电流表电流表(00.6A) B. 电流表电流表(03 A) C. 电压表电压表(03V) D. 电压表电压表(015V) E. 滑动变阻器滑动变阻器(20 ，2A) F. 滑动变阻器滑动变阻器(1700，0.3A)应该选用的仪器是应该选用的仪器是 _ ( (填器材前填器材前面的选项字母面的选项字母) )。ACE例例 2. 一个学生利用实验方法测得数据一个学生利用实验方法测

12、得数据 ，根据这些数据，画出了如图所示的，根据这些数据，画出了如图所示的 UI 图象图象 ，从图中可得出电源电动势为，从图中可得出电源电动势为 _V_V，内阻为，内阻为_。2.92.6等效电源的电动势和内阻：等效电源的电动势和内阻： 两端有源网络可等效为一个电源，电源的两端有源网络可等效为一个电源，电源的电动势为两端开路时的电压，电源的内阻电动势为两端开路时的电压，电源的内阻为从电源两端看的内电阻。为从电源两端看的内电阻。abErR甲甲。abEr乙乙情况情况1 1：把图甲的电路等效为图乙的电源：把图甲的电路等效为图乙的电源等效电源法等效电源法E = Er = r + R 情况情况2 2：把图丙

13、的电路等效为图丁的电源：把图丙的电路等效为图丁的电源：rRREIRUEab rRRrr。abEr丁丁R。abEr丙丙例例3.3.如图是测量电源内电阻的电路，如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是下列关于误差的说法，正确的是( )( )A .由于电流表的分压作用，使内电阻由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值的测量值小于真实值B. 由于电流表的分压作用，使内电阻由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值的测量值大于真实值C. 由于电压表的分流作用，使内电阻由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值的测量值小于真实值D. 由于电压表的分流作由于电压表的分流作

14、用，使内电阻的测量值用，使内电阻的测量值大于真实值大于真实值 AVSRCABC1.1.在测定电池的电动势和内阻的实验在测定电池的电动势和内阻的实验中中 ，用待测电池、开关和导线，用待测电池、开关和导线 ，配合下列仪器可以达到的实验目的的配合下列仪器可以达到的实验目的的是（是（ ）A. 一只电流表和一个电阻箱一只电流表和一个电阻箱B. 一只电流表、一只电压表和一个一只电流表、一只电压表和一个 滑动变阻器滑动变阻器C. 一只电压表和一个电阻箱一只电压表和一个电阻箱D. 一只电流表和一个滑动变阻器一只电流表和一个滑动变阻器 答案：(1)a(2)1.512.测定电源的电动势和内电阻的实验电测定电源的电

15、动势和内电阻的实验电路和路和UI图象如下图象如下，回答下列问题：，回答下列问题：(1)(1)如上图甲所示，如上图甲所示，在闭合开关之前为防止电流表过载，滑在闭合开关之前为防止电流表过载，滑动变阻器的滑动触头动变阻器的滑动触头P应放在应放在_端端(2)(2)图乙是根据实验数据画出的图乙是根据实验数据画出的UI图图象由此可知被测电源的电动势象由此可知被测电源的电动势E_V，内电阻内电阻r_.3 3给你一个电压表、一个电阻箱、开关及给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等，根据闭合电路欧姆定律测出一节导线等，根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻旧干电池的电动势和内阻(1)(1)画出电路

16、图画出电路图(2)(2)实验过程中，将电阻箱拨到实验过程中，将电阻箱拨到45时，电时，电压表读数为压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到如图甲若将电阻箱拨到如图甲所示的所示的_时，电压表的读数如图乙时，电压表的读数如图乙所示，是所示，是_V.(3)(3)根据以上实验根据以上实验数据，可以算出该数据，可以算出该节干电池的电动势节干电池的电动势E_V.1101.121.344.为了测定干电池的电动势和内阻，现有下为了测定干电池的电动势和内阻，现有下列器材：列器材：A6.3V蓄电池；蓄电池； B干电池一节干电池一节；C.电压表电压表V(03 V15V，内阻约为内阻约为3k，15k) D电流表电流表A(

17、00.6 A3A，内阻约为内阻约为10，2)；E.电流表电流表G( (满偏电流满偏电流3mA，内阻内阻Rg10)；F变压器；变压器； G滑动变阻器滑动变阻器(020)；H滑动变阻器滑动变阻器(01000)；I电阻箱电阻箱(09999)； J开关、导线开关、导线(1)用电流表和电压表测量干电池的电动 势 和 内 阻 ， 应 选 用 的 变 阻 器 是_(用代号回答)(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在下图上连线5.5.有两只电压表，量程已知，电阻未知另有两只电压表，量程已知，电阻未知另有一干电池，它的内阻不能忽略，但不知等有一干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少，其电动势数值不超出电压表的

18、量程，于多少，其电动势数值不超出电压表的量程，干电池不许拆开现给你上述两只电压表、干电池不许拆开现给你上述两只电压表、一个开关一个开关S和若干导线，请和若干导线，请设计一个测量上述干电池电设计一个测量上述干电池电动势动势E的实验方案的实验方案(1)(1)画出测量电路图画出测量电路图(2)(2)实验中应测定的物理量是：实验中应测定的物理量是：_(3)(3)以测得的物理量为已知量，导出计算干以测得的物理量为已知量，导出计算干电池电动势的公式电池电动势的公式E_._.U1，U1，U2EU1U2U1U16.6.某同学利用某同学利用DIS，定值电阻定值电阻R0、电阻箱电阻箱R1等实验器材测量电池等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实的电动势和内阻，实验装置如图甲所示，实验时多次改变电阻验装置如图甲所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用用电压传感器测得端电压电压传感器测得端电压U，并在计算机上显并在计算机上显示出如图乙所示的示出如图乙所示的1/U1/R关系图线关系图线a.重复重复上述实验方法测量电池上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，的电动