测定电源的电动势和内阻.ppt

1、实验九测定电源的电动势和内阻,本节目录,基础理论储备,知能优化演练,创新实验评析,经典例题展示,实验目的 1掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律 2掌握用图象法求电动势和内阻的方法,实验原理 1实验电路：如图甲所示 甲 2实验原理：闭合电路的欧姆定律,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、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,按图甲连接好电路. 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，用同样方法测量并记录几组I、U值，并

2、填入表格中. 4.断开开关，拆除电路，整理好器材,数据处理 本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法 法一：取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小,误差分析 1由读数误差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的误差 丙,3本实验采用的如图甲所示的测量电路是存在系统误差的,这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真因为I真I测IV，而IVU/

3、RV，U越大，IV越大，U趋近于零时，IV也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如图丙所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测r真、E测E真,4若采用如图丁所示电路，电流是准确的，当I很小时，电流表的分压很小，但随电压的增大，电流I增大，电流表的分压作用也逐渐增大此种情况如图戊所示，所以E测E真、r测r真 丁戊,注意事项 1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池) 2在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使得E、r

4、明显变化,3测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的I、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均值 4在画UI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，而不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差,拓展创新测量电动势和内阻的其他方法 1安阻法 用一个电流表和电阻箱测量，电路如图，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，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,考点1仪器的选取及实验原理 (2011高考四川卷)为测量一电源的电动势及内阻 (1)在下列

5、三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压表 A量程为1 V、内阻大约为1 k的电压表V1 B量程为2 V、内阻大约为2 k的电压表V2 C量程为3 V、内阻为3 k的电压表V3 选择电压表_串联_k的电阻可以改装成量程为9 V的电压表,(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号V1、V2或V3与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图,(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50 V时，电阻箱的阻值为15.0 ；电压表示数为2.00 V时,电阻箱的阻值为40.0 ，则电源的电动势E_ V，内阻r

6、_ .,【答案】(1)V3或C6(2)见解析图(3)7.510,考点2对实验原理和数据处理的考查 (2012高考重庆卷)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，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，实验器材如图所示 (1)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_，利用测量数据作出UI图象，得出E和r.,(2)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，请在图中用笔画线代替导线连接电路,(3)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UI图象如图中(a)、(b)

7、、(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),【答案】(1)UEIr (2)如图所示 (3)不变增大0.9754780.268,【范例】(2012高考福建卷)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E. (1)先直接用多用电表测定该电池电动势在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为_ V.,(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若

8、干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势 根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路,闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R与1/U的值请用表中数据在坐标纸上描点，并作出1/U1/R图线.,(3)从图线中可求得E_ V.,【答案】(1)9.4 (2)如图所示 如图所示 (3)9.511.1,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,实验七测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器),本节目录,基础理论储备,知能优化演练,创新实验评析,经典例题展示,实验目的 1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使

9、用方法； 2掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法； 3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率,实验原理 1螺旋测微器 (1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度 (2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm. 甲乙,(3)读数： 测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出 测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一倍)0.01 (mm) 如图乙所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm

10、.,2游标卡尺 (1)构造(如图所示)：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉,(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径 (3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值 制成 不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,见下表：,(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm. 3伏安法测电阻 (1)电流表的内接法和外接法的比

11、较,实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法,实验步骤 1用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 2按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验 电路,3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l. 4把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的

12、示数I和U的值，填入记录表格内，断开电键S，求出导线电阻Rx的平均值 5整理仪器,注意事项 1为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准 确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况 下进行 2本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外 接法 3电键S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大 4电流不宜太大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大,拓展创新替代法测电阻 原理：用电阻箱替代待测电阻,按图连接 好电路,调节电阻箱,使两次电流相等,则 电阻箱的阻值就等于待测电阻的阻值 误差分析：电阻的测量值不受电表内阻的影响，而取决于

13、电表的灵敏度、电阻箱的精度和读数的准确性,考点1仪器的读数问题 (1)图甲用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_ A，表针的示数是_ A；当使用3 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表_ A，图中表针示数为_ A. 图乙使用较小量程时，每一小格表示_ V，图中指针的示数为_ V若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_ V，图中表针指示的是_ V.,(2)旋钮式电阻箱如上图所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为_ .今欲将接入电路的电阻改为2087 ，最简单的操作方法是_若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为_,【解析】(1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一

14、小格为0.02 A，指针的示数为0.44 A；当换用3 A量程时，每一小格为0.1 A，指针示数为2.20 A. 电压表使用3 V量程时,每小格表示0.1 V，指针示数为1.70 V；使用15 V量程时,每小格为0.5 V,指针示数为8.5 V. (2)电阻为1987 .最简单的操作方法是将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9999 ，用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻为29999 19998 .故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为019998 .,【答案】(1)0.020.440.12.200.11.700.58.5(2)1987将“1 k”旋钮调

15、到2，再将“100”旋钮调到0019998 ,考点2仪器的选择和电路的设计 (2012高考山东卷)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：Rx(阻值约4 ，额定电流约0.5 A)； 电压表：V(量程3 V，内阻约3 k)； 电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 )； A2(量程3 A，内阻约0.05 )； 电源：E1(电动势3 V，内阻不计)； E2(电动势12 V，内阻不计)； 滑动变阻器：R(最大阻值约20 )； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线,(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_ mm. (2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量

16、精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图,【解析】(1)螺旋测微器主尺读数为1.5 mm ，螺旋刻度读数为27.30.01 mm0.273 mm，读数应为：1.5 mm0.273 mm1.773 mm. (2)由于待测电阻Rx阻值约为4 ，额定电流约为0.5 A，故电流表选A1，电源选E1. 【答案】(1)1.773(1.7711.775均正确) (2)A1E1电路如图所示 【方法总结】在选择电表时，要先估算测量电路中最大电压和电流，或明确元件的额定电压或电流，然后根据电表量程略大于或等于最大值的原则选择合适的电表,【范例】(2012高考广东卷)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻 (1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示,长度为_ cm，直径为_ mm.,(2)按图丙连接电路后，实验操作如下： 将滑动变阻器R1的阻值置于最_处(填“大”或 “小”)；将S2拔向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示 数为I0. 将电阻箱R2的阻值调至最_(填“大”或“小”)，S2拔向接点2；保持R1不变,调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280 . (3)由此可知，圆柱体的电阻为_ .,【解析】(1)游标卡尺的精度为0.