实验九测定电源的电动势和内阻

1、实验九 测定电源的电动势和内阻 组题人 李丽然 2012.11.12实验目的1.测定电源的电动势和内阻.2.掌握用图象法求电动势和内阻. 实验原理1.实验依据闭合电路欧姆定律.2.实验电路：如图3.E和r的求解：由U=E-Ir得： 解得：4.作图法处理数据，如图所示.(1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为短路电流(3)图线的斜率绝对值表示电源内阻思维拓展：在实际中，路端电压通常数值不能太小，纵坐标不从零开始，这时(1)图线与纵轴交点还是E吗？.(2)图线与横轴交点还是短路电流吗?(3)图线的斜率绝对值还表示电源内阻吗？实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、

2、坐标纸、铅笔.实验步骤1.电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验电路图连接好电路.2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端.3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1).用同样方法测量几组I、U值.填入表格中.4.断开开关，拆除电路，整理好器材.5.用图象法处理数据在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即误差分析

3、1.偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差.(2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差.2.系统误差(1)若采用甲图，其U-I图象如乙图所示.由于电压表的分流作用造成误差. 结论：当电压表示数为零时，IV0，IAI短，短路电流测量值真实值.E测<E真.因为 所以r测<r真.(2)若采用丙图，其U-I图象如丁图所示.由于电流表的分压作用造成误差.结论：E为真实值.I短测<I短真.因为 以r测>r真，r测为r真和RA的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时r测的误差非常大.注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间

4、的干电池).2.要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值.3.若U-I图线纵轴刻度不是从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用 确定.应根据 确定.实验改进以上测量方法一般称为伏安法,测电源的电动势和内阻还有以下几种方法:1.安阻法:用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大.2.伏阻法:用一个电压表和电阻箱测量，电路如图乙所示，测量原理为： 由此可求出r和E,此种方法测得的电动势和内阻均偏小.3.粗测法:用一只电压表粗测

5、电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时 需满足RVr.4.双伏法:用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示.测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时， RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1,此时 解方程组可求得E和r.用图象处理实验数据，确定被测量【例证1】(2012·德州模拟)某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形的电池(层叠电池).为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供如下器材：A.电流表A1(满偏电流10 mA,内阻10 );B.电流表A2(00.6

6、A，内阻未知)；C.滑动变阻器R0(0100 ,1 A);D.定值电阻R(阻值990 )；该同学根据现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，图乙为该同学根据上述设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1-I2图线(I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)，则由图线可以得到被测电池的电动势E=_V,内阻r=_.(结果保留两位有效数字) 实验电路的改进和分析【例证2】在如图所示的电路中，A、B、C为三节干电池，实验中理想电压表和理想电流表的示数如表所示. 开关位置 电压U/V 电流I/A 灯泡L的电阻R/ 灯泡L的功率P/WS1 1.40 0.20 7.00 0.28 S2 2.70 0.30

7、  0.81 S3 2.55 0.29 8.79  (1)根据表中实验数据，计算出表中空格处小灯泡的电阻和功率.(2)如果干电池A和B具有相同的电动势和内阻，则根据表中实验数据，可计算出干电池A的电动势为_V，内阻为_.(3)当开关S与接线柱3连接时，串联电池组的总电动势增大，但电流表的示数反而减小，其原因可能是_.1.如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U-I图线，关于此图线，下列的说法中正确的是( )A.纵轴的截距表示电源的电动势，即E=3.0 VB.横轴的截距表示电源的短路电流，即I短=0.6 AC.电源的内阻r=5 D.电源的内阻r=1.0 2.(2012

8、3;宜春模拟)某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 的保护电阻R0,实验电路如图所示.(1)连好电路后，当该同学闭合电键时，发现电流表示数为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b,b、c,d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是_.(2)按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路且把两表笔分别接c、d时的实物电路图以画线代替导线连接起来.3.如图甲所示的电路是实验室测量电源电动势和内阻的电路图，按电路甲进行实验，根据测得的U、I数据画出U-I图象

9、，如乙图所示，则电动势测量值E=_，内阻测量值r=_.电动势测量值与真实值相比_,内阻测量值与真实值相比_.(填“偏大”、“相等”或“偏小”)4.用如图所示的电路，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，电路中用一个定值电阻R0保护电路.除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：5重庆理综12年学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如题目22图3所示。测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式_，利用测量

10、数据作出U-I图像，得出E和r。 将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在题22图3中用笔画线代替导线连接电路。实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图像如题22图4（见下页）中（a）、（b）、（c）、（d）所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_（填“增大”“减小”或“不变”），电源内阻_（填“增大”“减小”或“不变”）。 曲线（c）对应的电源电动势E=_V，内阻r=_，当外电路总电阻为2500时，该电源的输出功率P=_mW。（均保留三位有效数字）1、（2009年安徽卷）用如图3所示的电路，测定一节干电池的电

11、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，电路中用一个定值电阻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06A3A）；b电压表（量程3V、15V）c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）那么（1）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 

12、60;     的定值电阻，R应选择阻值范围是          的滑动变阻器。（2）引起该实验系统误差的主要原因是                             。2、测量两节串

13、联干电池的电动势，某同学设计了如图16所示的实验电路，其中E是待测电池组，内阻不能忽略；V1、2是两只量程都合适的电表，内阻不是很大，且未知，S1、S2是单刀单掷开关；导线若干。  （1）请根据电路图甲，在图乙中连线，将器材连成实验电路。  （2）实验需要测量的物理量是                 。  （3）用测出的物理量，导出串联电池组电动势的表达式是    

14、          。例2在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：干电池（电动势E约为15V，内电阻r约为10）；电流表G（满偏电流30mA，内阻Rg=10）；电流表A（量程006A，内阻约为05）；滑动变阻器R（020，10A）；滑动变阻器R（0100，1A）；定值电阻R3=990；开关和导线若干。（1）为了能准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是_。（填写数字代号）（2）请画出实验原理图。例5请从下列器材中选择适当仪器设计一个电路，要求用此电路既能测量待测电阻Rx的

15、电阻（约500），又能测量电源E的电动势。a待测定值电阻Rx：阻值约500     b滑动变阻器R1：总阻值1000c电阻箱R2：最大阻值9999       d电阻箱R3：最大阻值999e电流表A：量程3mA，内阻约50f电源E：电动势约为3V，内阻很小但不可忽略g单刀双掷开关及导线若干（1）实验中应选取的器材有：               

16、（填写器材前面的字母序号）（2）请在虚线框中画出实验电路图  （3）在测出电阻Rx的值后（记为Rx），再利用此电路测量电源E的电动势。还需用测量的物理量有：                     ，用所测的物理量表示电源E的电动势为             

17、              。例6要求测量由两节干电池组成的电池组的电动势E和内阻r（约几欧姆）。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（099999）、开关导线若干。   某同学用量程为15V的电压表连接成如图14所示的电路，实验步骤如下：（1）合上开关S，将电阻箱R阻值调到R1=10，读得电压表的读数为U1；（2）将电阻箱R阻值调到R2=20，读得电压表的读数为U2；（3）由方程组，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？例7（2008年全国卷）一直流电压表，量程为1 V，内阻为1000。现将一阻值为50007000之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程。为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为67 V，内阻可忽略不计），一阻值R2=2000的固定电阻，两