12.3 电池电动势和内阻的测量 课件 -高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

1.3平抛运动1.3平抛运动第十二章电能能量守恒定律

第三节电池电动势和内阻的测量高中物理必修第三册伏安法【实验器材】电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。【实验目的】测量电源电动势和内阻【实验步骤】1.电流表电压表选择合适量程，连接好电路。滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。2.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。3.断开开关，拆除电路，整理好器材。【实验原理】闭合电路的欧姆定律2.用作图法处理数据，如图所示。E伏安法【数据处理】(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。(2)电流不要过大，应小于0.5A，读数要快。(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些。（6）画U--I图线时，坐标轴的单位选择要恰当，使作出的图线基本充满整个区域为宜，不能使图线位于某一角上；（7）使用U--I图线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r。(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝________确定。伏安法【注意事项】1.误差来源：电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。AVSE,r···2.适用情况①内阻r很小(干电池)②滑动变阻器R阻值要小误差分析（1）电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。（2）电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。电流表外接法相对电源3.说明：伏安法【误差分析】把电源和电压表并联的整体看成一个一新电源（等效电源）.4.等效电源法r测

<r真

E测

<E真等效电源的内阻r测为r和RV的并联总电阻等效电源的电动势

E测为电压表和电源并联（电流表处断路）后的路端电压口诀：小外偏小电表内阻已知，可消除系统误差。5.U-I图像修正法UIO测量值真实值电流表外接法AVSE,r···伏安法

E测<E真

r测<r真1.误差来源：电流表表分压。通过电源的电流越大，电流表分压越多。2.适用情况①内阻r很大(水果电池)②滑动变阻器R阻值要大（1）电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小（2）电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误差。3.说明：相对电源AVSE,r···电流表内接法4.等效电源法电流表和电串联的整体等效为一新电源（等效电源）,

E测=E真

r测>r真等效电源的电动势

E测为电流表和电源串联（电流表处断路）后的路端电压

E测=E真伏安法【误差分析】等效电源的内阻r测为r和RA的串联总电阻.口诀：大内偏大电表内阻已知，可消除系统误差。5.U-I图像修正法AVSE,r···电流表内接法

E测=E真

r测>r真UIO测量值真实值伏安法不考虑电表影响考虑电表影响r

测

=r+RA>r

E测=E解得解得AVSE,r···6.计算法伏安法1.原理：E=I（R+r)ASE,rR安阻法2.误差分析：等效电源法

E测=E真

r测>r真电表内阻已知，可消除系统误差。1.原理：VE

rSR伏阻法2.误差分析：等效电源法r测

<r真

E测

<E真电表内阻已知，可消除系统误差。【练习】

(2021·山东烟台市适应性模拟)某实验小组欲测定一硅光电池的电动势和内电阻，可供选择的实验器材如下：

待测硅光电池E(电动势约为1.3V，内阻约为100Ω)；直流电流表A1(量程0～12mA，内阻为50Ω)；直流电流表A2(量程0～24mA，内阻为5Ω);电压表V1(量程0～3V，内阻约为3kΩ)；电压表V2(量程0～1.5V，内阻约为1.5kΩ)；

滑动变阻器R1(最大电阻200Ω，额定电流0.1A)；

滑动变阻器R2(最大电阻20Ω，额定电流1A)；

开关S、导线若干。(1)为了完成上述实验，电流表应选______，电压表选________，滑动变阻器选________(选填所给器材的符号)。(2)请在图4虚线框中将实验电路图补充完整。A1V2R1

随堂练习(1)为了完成上述实验，电流表应选______，电压表选________，滑动变阻器选________(选填所给器材的符号)。(2)请在图4虚线框中将实验电路图补充完整。图4A1V2R1

随堂练习

随堂练习(3)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图5甲所示的U－I图像。则该硅光电池的电动势为______V，内阻为______Ω(结果均保留3位有效数字)。(4)已知某非线性元件的伏安特性曲线如图乙所示，将该元件与所测硅光电池组成闭合回路，则该电池的效率为________%(结果保留2位有效数字)。甲

乙图51.2010025

随堂练习答案(1)A1

V2

R1

(2)见解析图

(3)1.20

100

(4)25(2)根据上面的分析，补充完整后电路如图

随堂练习(3)甲图中，纵轴截距为该硅光电池的电动势，即E＝1.20V图线的斜率绝对值表示硅光电池的内阻与电流表内阻之和，即r＋RA1＝|k|＝150Ω整理可得r＝100Ω。(4)甲图和乙图的两段图像放到一个图中，找到交点为坐标为(6.00mA，0.30V)则

随堂练习【真题示例】

(2020·山东卷，14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5V，内阻小于1Ω)；电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表A(量程0.6A，内阻约1Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)；定值电阻R1(阻值2Ω)；定值电阻R2(阻值5Ω)；开关一个，导线若干。

随堂练习(1)该小组按照图3甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图3乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________。(单选，填正确答案标号)A.电压表分流B.干电池内阻较小C.滑动变阻器最大阻值较小D.电流表内阻较小图3

随堂练习(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。请根据实验数据，回答以下问题：①图丙上已标出后3组数据对应的坐标点，请在图丙上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像。②根据实验数据可知，所选的定值电阻为__________(填“R1”或“R2”)。序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52③用笔画线代替导线，请按照改