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文档简介

第十二章

:第3节实验:测定电池的电动势和内阻01实验原理02实验思路04课后练习及总结提升05实验步骤03测量数据处理方法一、实验原理

闭合电路的欧姆定律

二、实验思路

主要仪器原理电路图电压表、电流表、变阻器E=U1+I1rE=U2+I2r电流表、变阻箱E=I1R+I1rE=I2R+I2r电压表、变阻箱三、测量数据处理方法

为减小测量误差,本实验常选用以下两种数据处理方法。1、代数法

利用U、I值多求几组E、r,计算平均值。

2、图像法

以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系,根据几组I、U的测量数据,在坐标系中描点,此时可大致看到,U-I图象是一条斜向下的直线。如图所示。

由E=U+Ir得,U=-rI+E,则U-I图像中:(1)纵轴的截距等于电源电动势E;(2)横轴的截距等于外电路短路时的短路电流I0(3)直线斜率的绝对值等于电源电动势的内阻r。

四、实验步骤1、器材准备

待测电源(如干电池、水果电池等)、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线等。2、操作过程(1)确定电流表、电压表的量程,按图所示电路把器材连接好,如图所示;

(2)把变阻器的滑动片移到最左端使阻值最大;(3)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压表的示数,用同样的方法测量并记录几组I和U的值。并填入下表:(4)断开电键,整理好器材;(5)以U为纵轴,I为横轴,将记录的电压、电流标在坐标图上,过这些点作一条直线,根据纵轴截距求出电动势,根据斜率大小求出内电阻。实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U63、数据处理

(1)代数法

分别将1、4组,2、5组,3、6组联立方程组:分别解出E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它们的平均值E=(E1+E2+E3)/3,r=(r1+r2+r3)/3作为测量结果。

(2)图像法把测出的多组U、I值,在U-I图中描点画图象,使U-I图象的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧,如图所示,由U=-rI+E可知:(1)纵轴截距等于电源的电动势E;(2)路端电压为0时,横轴截距等于外电路短路时的电流(3)直线斜率的绝对值等于电源的内阻

注意:有时候纵坐标不是从0开始计数。(4)若电源内阻r=0(理想电源),则U=E。4、注意事项(1)为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池(一般选用旧电池)和内阻较大的电压表。(2)闭合开关前,一定把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。(3)在电流表有明显示数且稳定后,再快速读出电压表示数U和电流表示数I,且读数要快,读完后立即切断电源(防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化)。(4)一般来说电池的电动势和内阻都随着使用时间的增长而变化,实验时不要长时间通电,只是在读数时让电路接通,其他时间要断开电路。(5)实验中U取值不能太小,一般不得小于1V,测得的U、I值不少于6组。(6)若干电池的路端电压变化不很明显,作图像时,纵轴单位可取得小一些,且纵轴起点可不从零开始。如图所示,此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E,但图线与横轴交点不再是短路电流,内阻要在直线上取较远的两点求出,即:

经过IV修正后的图线为A′B,可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B,即实测的E和r都小于真实值。1、(多选)如图所示是某电源的伏安特性曲线,则下列结论正确的是(

)A、电源的电动势为6.0VB、电源的短路电流为0.5AC、电流为0.2A时的外电阻是28.4ΩD、电源的内阻为12Ω当堂训练AC2、做“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验,可供选用的器材有:A.电流表(量程:0~0.6A

RA=1Ω)B.电流表(量程:0~3A

RA=0.6Ω)C.电压表(量程:0~3V

RV=5kΩ)D.电压表(量程:0~15V

RV=10kΩ)E.滑动变阻器(范围:0~10Ω额定电流:1.5A)F.滑动变阻器(范围:0~2kΩ额定电流:0.2A)G.待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干

(1)请画出能使本实验测量精确程度较高的实验电路图。(2)电路中电流表应选用

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