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物理基础知识点课件:2-10实验: 测定电池的电动势和内阻(人教版选修3-1)


10 实验: 测定电池的电动势和内阻

1.知道测量电源电动势和内阻的实验原理,进一步感受

电源路端电压随电流变化的关系.
2.学会根据图象合理外推进行数据处理的方法. 3.尝试分析电源电动势和内阻的测量误差,了解测量中

减小误差的方法.
4.培养仔细观察、真实记录实验数据等良好的实验习惯 和实

事求是的品质.

一、实验原理

1 伏安法测电动势 E 和内电阻 r 由闭合电路的欧姆定律得: E=U+Ir
图 2-10-1 用电压表测得路端电压,用电流表测干路中的电流,通过改

变电路中的电阻,测出两组 U、I 数据,就可以列出两个关于 E、 r 的方程: E=U1+I1r;E=U2+I2r 联立就可以解出结果,实验电路如图 2-10-1 所示.

2 用电流表、电阻箱测电动势 E 和内电阻 r

图 2-10-2 由闭合电路的欧姆定律得: E=I(R+r) 用电流表测干路中的电流,通过改变电路中的电阻,测出两 组 R、I 数据,就可以列出两个关于 E、r 的方程: E=I1(R1+r);E=I2(R2+r) 联立就可以解出结果,实验电路如图 2-10-2 所示.

3 用电压表、电阻箱测电动势 E 和内电阻 r 由闭合电路的欧姆定律得: U E=U+ r R

用电压表测得路端电压,通过改变电路中的电阻,测出两组 U、R 数据,就可以列出两个关于 E、r 的方程: U1r E=U1+ R1 U2r E=U2+ R2
图 2-10-3

联立就可以解出结果,实验电路如图 2-10-3 所示.

二、实验步骤 根据以上原理均可测得电源的电动势和内阻,下面我们以

“伏安法测电动势和内阻”的实验原理介绍实验步骤
(1)确定电流表、电压表的量程,按照电路原理图2-10-1 把器材连接好. (2)把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端. (3)闭合电键,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,读 出电压表示数U和电流表示数I,并填入事先绘制好的表格. (4)多次改变滑片的位置,读出对应的多组数据,并一一填 入表中.
实验序 号 I/A 1 2 3 4 5 6

(5)断开电键,整理好器材.

U/V

三、注意事项

在实验时应注意以下四点
(1)电池应选使用过一段时间的半新电池,电流表一般选 0~0.6 A挡,电压表一般选0~3 V挡.

(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,再读出电压表读数U和 电流表读数I. (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.

四、数据处理 1 求平均值法 利用测得的 U、I 值,求出 E、r,利用:E=U1+I1r,E=U2 +I2r 求出 E1、r1; 利用:E=U3+I3r,E=U4+I4r 求出 E2、r2; 利用:E=U5+I5r,E=U6+I6r 求出 E3、r3; 算出它们的平均值, E1+E2+E3 r1+r2+r3 E= ,r= . 3 3

依据以上实验步骤测得数据, 可以用以下两种方法得到结果.

2 图象法
可以用作图法来处理实验数据,求出E、r的值. 在坐标纸上,I为横坐标,U为纵坐标,将测出的U、I值对 应在坐标中,画出U-I图象,根据闭合电路的欧姆定律U=E- Ir,可知U是I的一次函数,这个图象应该是一条直线.如图2- 10-4所示,这条直线跟纵轴的交点表示电源电动势,这条直线

的斜率的绝对值,即为内阻r的值.

图 2-10-4

画U-I图线时,要使较多的点落在直线上或使各点均匀落

在直线的两侧,个别偏离较大的点舍去不予考虑,以减小偶然
误差.本实验由于干电池内阻较小,路端电压U的变化也较小, 这时画U-I图线时纵轴的刻度可以不从零开始,但这时图线和

横轴的交点不再是短路电流.
误差分析 (1)偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读 数以及作U-I图象时描点不准确. (2)系统误差:主要原因是未考虑电压表的分流作用,使得 电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一 些.U越大,电流表的读数与总电流的偏差就越大,将测量结果 与真实情况在U-I坐标系中表示出来,如图所示,可见E测 <E
真,r测<r真.


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