4.3 测量电源的电动势和内电阻 — 鲁科版高中物理选修3-1学案

4.3 测量电源的电动势和内电阻 学案 学习目标： 知道测定电池的电动势和内阻的实验原理，进一步感受路端电压随电流变化的关系 .2.通过实验过程，掌握实验方法，学会用“公式法”和“图象法”处理实验数据． 的方法． 基础知识： 一、测量电源的电动势和内电阻原理 1.电动势E和内阻r及路端电压U可以写成E＝U＋Ir，如果能得到U、I两组数据，就能解得电动势和内电阻，用电压表和电流表加上一个滑动变阻器就能测定电的电动势和内电阻．如图所示． 2．闭合电路欧姆定律也可以写成E＝IR＋Ir，如果能得到I、R的两组数据，也可以得到电的电动势和内电阻．用电流表和一只电阻箱就能完成实验．如图甲所示． 甲　　　　　　　　　　　　　乙 3．闭合电路欧姆定律写成E＝U＋eq \f(U,R)r，如果能够得到U、R的两组数据，也可以解得电动势和内电阻．可以用电压表和电阻箱完成实验．如图乙所示． 二、测量数据处理方法 1．代数法：根据闭合电路欧姆定律，列出方程组： eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(E＝U1＋I1r,E＝U2＋I2r))， E＝eq \f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq \f(U2－U1,I1－I2). 可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值． 2．图象法 (1)本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据多次测出的U、I值，作U－I图象； (2)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E； (3)横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流eq \f(E,r)； (4)图线斜率的绝对值即电池的内阻r，即r＝eq \f(ΔU,ΔI)＝eq \f(E,I短)，如图所示． 【例1】如图所示是根据某次实验记录数据画出的U－I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是(　　) A．纵轴截距表示待测电的电动势 B．横轴截距表示短路电流 C．根据r＝E/I短，计算出待测电内电阻为12 Ω D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω 【解析】　图象与纵轴的交点，电流取值为0，此时为断路状态，截距即等于电电动势，选项A对；但图象与横轴的交点处，电压等于5.0 V，所以0.5 A是路端电压为5.0 V时的电流，而不是短路电流，所以B错；根据r＝(E－U)/I得：r＝2 Ω，所以C错；根据R＝