10 实验测定电池的电动势和内阻.ppt

10 实验：测定电池的电动势和内阻 U I 第二章 恒定电流 1. 理解测定电源的电动势和内电阻的基本原理； 2. 通过设计电路和选择仪器，掌握利用测量电池电 动势和内电阻的方法，体验实验探究过程； 3. 会用公式法和图像法求解电动势和内阻； （重点） 4. 会分析本实验的测量误差，了解减小误差的方法。 （难点） （一）预习检查 答疑释惑 1. 电流表的量程一般有两种 —— 0 ～ 0.6A ， 0 ～ 3A ；电 压表的量程一般有两种 —— 0 ～ 3V ， 0 ～ 15V 。如图所 示： 因为量程不一样，每一小格所代表的电压、电流 值不一样。上图中电流表 0 ～ 0.6A 的读数是 ( ) 。 电压表 0 ～ 3V 的读数是 ( ) 。 2. 电流表的内接法和外接法的比较： 回答下列表格中的 ？ 接法 ？ ？ 电路图 误差原 因 ？ U 测 ＝ U x ＋ U A ？ I 测 ＝ I x ＋ I V （一）预习检查 答疑释惑 3. 下图是测定金属的电阻率的实物连线图： 电流表是内接法是外接法？滑动变阻器是限流式 接法还是分压式接法？研究小灯泡的伏安特性实 验呢？ （一）预习检查 答疑释惑 问题思考 1 ： 给你一节使用过的干电池、一个滑动 变阻器、一个电流表、一个电压表、一个电键和导 线若干 , 如何测量这节电池的电动势和内阻 ? 问题思考 2 ： 如果把问题 1 中的电压表换成电阻箱， 其他不变，该怎样测量干电池的电动势和内阻呢？ 问题思考 3 ： 若是把问题 1 中的电流表换成电阻箱， 其他不变，又该怎样测量干电池的电动势和内阻呢？ 1 1 2 2 E U I r E U I r ? ? ? ? 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 I U I U E I I U U r I I ? ? ? ? ? ? 1. U-I 法： E=U+Ir A V S R 一、实验原理 （三）合作探究 精讲点拨 2. I-R 法： E=I （ R+r ） 3. U-R 法： A R S V R S 二、实验方法和步骤 （二）实验步骤： 1. 恰当选择实验器材 , 连接好实物图。 （一）水果电池 内阻较大，易测量 内阻易变化 缺点： 优点： A V S R 2. 把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。 3. 闭合开关，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 同样的方法测量并记录六组 U 、 I 值。 4. 断开开关，整理好器材。 方法一：公式法 改变 R 的值，从电流表和电压表中读取两 组 I 、 U 的值，代入方程组联立求解，多测量 几次 I 、 U 的值，算出 E 、 r 取平均值。 1 1 2 2 E U I r E U I r ? ? ? ? 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 I U I U E I I U U r I I ? ? ? ? ? ? 三、数据处理 E I 短 方法二：图像法 在坐标纸上以Ｉ为横坐标， Ｕ为纵坐标，用测出的几组 Ｕ、Ｉ值画出Ｕ－Ｉ图像。 所得直线跟纵轴的交点即 为电动势 E 的值，图线的 斜率的绝对值即为内阻的 阻值。 ? ? ? ? U r k I 思考： 考虑电压表的分流作用，大致画出 U-I 的真实图线。 (1) 如果使用的是水果电池，它的内阻虽然较大，但不 够稳定，测量前要做好充分的准备， 测量尽量迅速 。如 果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池。 (2) 不要将 I 调得过大，每次读完 U 、 I 读数立即断电。 (3) 画 U-I 图线时，纵轴的刻度 可以不从零开始 , 而是根 据测得的数据从某一恰当的值开始 ( 但横坐标必须从 0 开 始 ), 这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与 纵轴的截距仍为电动势 E ，图线的斜率的绝对值仍为内 阻 r 。 【实验注意事项】 四 ? 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 图像时描点不是很准确。 2. 系统误差 : 系统误差来源于未计电压表分流 , 近似 地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表 的示数比干路电流略小。 怎样理解？ 系统误差分析： 如果由实验得到的数据作出左图中实 线 (a) 所示的图像，那么考虑到电压表的分流后 , 得到 的 U-I 图像应是图中的虚线 (b), 由此可见 , 按右图所示 的实验电路测出的电源电动势 E 测 E 真 , 电源内电阻 r 测 r 真 。 说明 : ① 外电路短路时 , 电流表的示数 ( 即干路电流的测量 值 )I 测 等于干路电流的真实值 , 所以图中 (a)(b) 两图 线交于短路电流处。 ② 当路端电压 ( 即电压表示数 ) 为 U 1 时 , 由于电流表示 数 I