十一节实验测定电源电动势和内阻.ppt

第十一节 实验：测定电源电动势和内阻 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第十一节　 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标：1.掌握伏安法测电源的电动势和内阻的方法． 2．能建立恰当坐标系处理实验数据． 重点难点：1.电压表和电流表量程的选择． 2．伏安法测电源电动势和内阻安培表内、外接法的选择． 课前自主学案 一、实验目的 用电流表和电压表测出电流和电压，再利用闭合电路的欧姆定律计算电源的电动势和内电阻． 二、实验原理 图14－11－1 图14－11－2 为了减小偶然误差，可以多测出几组U、I数据，求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值． (2)用图象来处理 也可以根据测出的几组U、I值，画出U－I图象，如图14－11－2所示．与U轴的交点的纵坐标为电源的电动势，直线的斜率的绝对值为电源内阻． 三、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． 四、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程，按图14－11－1所示电路把器材连接好． 2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大． 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，用同样方法测量并记录几组I、U值． 4．断开电键，整理好器材． 5．数据处理：用原理中方法计算或从U－I图中找出E、r. 五、数据处理 1．公式法 利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如下表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 2. 图14－11－3 图象法 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14－11－3所示，由U＝E－Ir可知，图线与纵轴截距等于电动势E，因此斜率的绝对值等于内阻r，根据图线纵截距和斜率找出E、r. 六、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和内阻较大的电压表． 2．实验中不能将电流调得过大，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． 3．用公式法求解时，要将测出的I、U数据分组，第1、4为一组，第2、5为一组，第3、6为一组，分别解出E、r值，再求平均值． 4．画出U－I图象，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，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度． 核心要点突破 图14－11－4 2．应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如图14－11－5甲所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及做出的图线误差较大．为此，可使纵轴不从零开始，如图乙所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些．此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r. 图14－11－5 二、两种实验电路的误差分析与选择 图14－11－6 在图14－11－6甲中，由于电压表的分流，电流表的测量值偏小，而且U越大，电流表的测量值偏小越多，当U＝0时(当电流表是理想的才能做到U＝0)，电压表不再分流，故这时电流表的测量值等于真实值，据此作出如图14－11－7所示的真实的和测量的U－I图线，由图线不难看出，E、r的测量值均小于真实值． 图14－11－7 图14－11－8 图14－11－6乙的电路图测E、r，由于电流表的分压，电压表的测量值偏小，而且随着I越大，电压表的测量值偏小越多，当I＝0时(当电压表是理想的才能做到)，电流表不再分压，故这时电压表的测量值等于真实值．据此作出图14－11－8所示的真实的和测量的U－I图线后，由图线不难看出，电动势E的测量值等于真实值，内阻r的测量值大于真实值． 若电压表的内阻远大于电源内阻，电流表的内阻与电源内阻相差不大，因此电压表的内阻影响较小，电流表的内阻影响较大，故在实际中，优选图14－11－6甲所示的电路图，反之应选择图乙所示电路图． 三、测量E、r的其他方法 图14－11－9 课堂互动讲练 为测量一电源的电动势及内阻 (1)在下列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 kΩ的电压表V1 B．量程为2 V、内阻大约为2 kΩ的电压表V2 C．量程为3 V、内阻为3 kΩ的电压表V3 选择电压表________串联________kΩ的电阻可以改装成量程为9 V的电压表． 对伏安法测E、r原理的应用 例1 (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