当前位置: 首页 > 高考 >

重庆市万州分水中学高考物理一轮复习指导课件第7章第5讲实验测定电源的电动势和内阻_图文

第七章 恒定电流 第五讲 实验:测定电源的电动势和内阻

? 一、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欧姆定 律.
? 2.学会用图象法求电源的电动势和内阻.

? 二、实验原理 ? 1.实验依据:闭合电路欧姆定律. ? 2.实验电路:如图甲所示.

3.E 和 r 的求解:由 U=E-Ir 得:?????UU12==EE--II12rr ,解得:???????Er==UII121U- -I12- -IU21II22U1

? 4.作图法数据处理,如图乙所示:

(1)图线与纵轴交点为电动势 E. (2)图线与横轴交点为短路电流 I 短=Er . (3)图线的斜率的大小表示内阻 r=|ΔΔUI |.

? 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.电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程,按
图(甲)所示连接好电路.

? 2.把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的 一端.
? 3.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(U1,I1).用同样方 法测量几组I、U值.填入表格中.
? 4.断开开关,拆除电路,整理好器材.

? 五、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,二是图象法.

组项

物理量

第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组

U/V

I/A

? 法一:公式法:取六组对应的U、I数据,数据 满足关系式U1=E-I1r,U2=E-I2r,U3=E- I3r…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.

法二:图象法:以路端电压 U 为纵轴、干路电流 I 为横 轴建立 U-I 坐标系,在坐标平面内描出各组(U,I)值所对应 的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,使不在直线上 的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标 即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率 的大小即为电池的内阻 r,即 r=|ΔΔUI |.

? 六、误差分析 ? 1.偶然误差 ? (1)由于电表读数不准引起误差. ? (2)用图象法求E和r时,由于作图不准确造成
的误差.
? (3)测量过程中通电时间过长或电流过大,都 会引起E、r变化.

? 2.系统误差
? 由于电压表内阻影响而导致的误差.
? 如图(甲)所示,在理论上E=U+(IV+IA)r,其 中电压表示数U是准确的电源两端电压,而实 验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差, 而且电压表示数越大,IV越大.

? 结论: ? (1)当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短
路电流测量值等于真实值. ? (2)E测<E真.

(3)因为 r 测=EI短测,所以 r 测<r 真.从电路的角度看,电压 表应看成内电路的一部分,故实际测出的是电池和电压表这 一整体的等效内阻和电动势(r 测和 E 测),如图(乙)所示,因为 电压表和电池并联,所以 r 测小于电池内阻 r 真,因为外电阻 R 断开时,a、b 两点间电压 Uab 等于电动势 E 测,此时电源 与电压表构成回路,所以 Uab<E 真,即 E 测<E 真.

? 七、注意事项
? 1.电池选取:为了使电池的路端电压变化明 显,电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时 间的干电池).
? 2.实验操作:干电池在大电流放电时,电动 势E会明显下降,内阻r会明显增大,因此,实 验中不宜将电流调得过大,电表读数要快,每 次读完数后立即断开开关.

? 3.数据要求:要测出不少于6组的(U,I)数据, 且变化范围要大些.
? 4.描点画图:画U-I图线时,由于读数的偶 然误差,描出的点不在一条直线上,在作图时 应使图线通过尽可能多的点,并使不在直线上 的点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线太 远的点可舍去.这样就可使偶然误差得到部分 抵消,从而提高精确度.

? 5.纵轴标度的确定:由于干电池的内阻较小, 路端电压U的变化也较小,画U-I图线时,纵
轴的刻度可以不从零开始,而是依据测得的数 据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开 始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电 流,而图线与纵轴的截距仍为电源电动势,图 线斜率的绝对值仍为内阻.

? (2012·福建高考)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 、电阻箱 R、定值电阻 R0、开关 S、 若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势.
①根据电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接成完 整电路.

②闭合开关 S,调整电阻箱阻值 R,读出电压表 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/U-1/R 图线.

R/Ω

166.7 71.4 50.0 33.3 25.0 20.0

U/V

8.3 5.9 4.8 4.2 3.2 2.9

1/R (×10-2 Ω -1)

0.60

1.40 2.00 3.00 4.00 5.00

1/U(V-1)

0.12 0.17 0.21 0.24 0.31 0.35

? ③从图线中可求得E=________V.

? 解析:(1)选择开关位于直流电压10 V档, 按电表中央刻度0~10 V刻度读数,最小刻 度为0.2 V,电池的电动势为9.4 V.

? ?

(②2③)所①根据作连闭图接合象电电路见路欧答如姆案答定律图案有.图E所=U示+.UR(R0+r),化筒得U1

=E1+R0E+r·R1,可知U1 -R1图线在纵轴的截距 b=E1.由图线可

知 b≈0.10,则 E≈10 V.

? 答案:(1)9.4 (2)①连线如下图

? ②所作图象如下图 ③10

? 在测定电源电动势和内阻的实验中某

同学所用电路图和测得的数据如下.

1

2

3

4

5

6

U/V 1.42 1.36 1.08 1.21 1.14 1.07

I/A 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24

? (1)实验误差分系统误差和偶然误差两种.该 实验的系统误差主要是由________引起的.
? (2)用给出的数据在图中画出U-I图线,从你作 出的图象中可以发现该同学记录的第________ 组数据有误.

? (3)求得电动势E=________V,内阻r= ________Ω.(均保留两位有效数字).

? 解析:(1)电压表与电流表并联,由于电压 表分流作用,造成流过电源的电流大于电 流表的测量值,这样就产生了系统误差.
? (2)画出U-I图线如图所示.第3组数据有误, 因为其他组的数据相邻的两组差值近似相 等.

(3)图象纵截距对应的电压值为电动势 E=1.5 V,电源内 阻 r=1.50-.281.0 Ω≈1.8 Ω.

? 答案:(1)电压表的分流 (2)U-I图线见解 析3
? (3)1.5 1.8

? 在测量电源的电动势和内阻的实验中, 由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较 小,某同学设计了如图所示的实物电路.

? (1)实验时,应先将电阻箱的电阻调到 ________.(选填“最大值”、“最小值” 或“任意值”)

? (2)改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值R0= 10 Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的

取方值案方编号案中,比较合电理阻的箱的方阻案值是R/Ω ____1____.(选40填0.0“1”或350“.0 2”30)0.0 250.0 200.0

2

80.0

70.0 60.0 50.0 40.0

(3)根据实验数据描点,绘出的U1 -R 图象是一条直线.若 直线的斜率为 k,在U1 坐标轴上的截距为 b,则该电源的电动 势 E=________,内阻 r=________.(用 k、b 和 R0 表示)

解析:(1)实验中电阻箱起到改变电路的总电阻和分压作 用,为了确保仪器的安全,一般将电阻箱的电阻先调到最大 值.
(2)由于定值电阻 R0=10 Ω,若选用方案 1,则电压表的 示数较小,示数变化范围也很小,所以选用方案 2.

(3)由题意可得 E=RU0(R0+R+r),变形为U1 =E1R0R+

RE0+R0r,由题意得斜率 k=E1R0,截距 b=RE0+R0r,解得 E=k1R0,

r=bk-R0.

答案:(1)最大值

(2)2

1 (3)kR0

bk-R0

点击进入WORD链接

谢谢观看!




友情链接: hackchn文档网 营销文档网 爱linux网 爱行业网 时尚网