12.3实验：电池电动势和内阻的测量 课件—2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册

§12.3实验：电池电动势和内阻的测量 1 思考：有一节干电池，想测出其电动势和内电阻。现有电流表、电压表、滑动变阻器、电阻箱、开关，你能设计几种实验方案？ 一、实验思路 E ＝ U ＋ I r E ＝ U ＋ I r 可以写成 E ＝ IR ＋ I r E ＝ U ＋ I r 还可以写成 E ＝ U ＋ r 用电压表、电流表加上一个滑动变阻器R，就能测定电源的电动势E和内阻r。 用电流表和电阻箱也可以测定电源的电动势E和内阻r 用电压表和电阻箱来测定电源的电动势E和内阻r。 根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势 E、内阻 r，与路端电压 U、电流 I 的关系可以写成 设计方案 1 设计方案 2 设计方案 3 二、物理量的测量 三种设计方案中，只测量两组数据，通过联立方程都可解得E和r，运算比较简单，但误差却可能较大。只有多次测量，并对数据进行处理，才能减小误差。 设计方案1中，使用滑动变阻器改变外电路的电阻，进行多次测量。 设计方案2中，使用电阻箱改变外电路的电阻，进行多次测量。 设计方案3中，也使用电阻箱改变外电路的电阻，进行多次测量。 设计方案 1 设计方案 2 设计方案 3 电流表：0～0.6A 电压表：0～3V 滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10～20Ω 被测干电池：内阻较大 开关和导线 三、数据分析 方案一：伏安法测电动势和内阻（U-I法） （1）按原理图连接实物图 （2）把变阻器的滑片移到一端使其阻值最大 （3）闭合电键,调节变阻器,使电流表的读数有明显示数,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几组U、I值 （4）断开电键,整理好器材 4、实验步骤： 6 方法一、公式法 改变 R阻值，从电流表和电压表中读取两组 I、U值，代入方程组求解，多测几组数据，算出 E、r 取平均值。 E 方法二:图象法 E I r = 短 E U 轴截距等于电动势 E 在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U、I值画出U-I图象。 R是直线的斜率的绝对值 I/A 甲 0.5 1.0 1.5 U/V 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.1 I/A U/V 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1.1 1.2 1.4 1.3 乙 1.5 由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。 方法二:图象法 方案二：安阻法（I-R法） 1、原理：E＝U＋Ir可以写成E＝IR＋Ir。由此可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r。 2、器材：电路图如图所示。用到的器材有电池、开关、导线、电阻箱、电流表。 方法一：公式法： 3、数据处理： 方案二：安阻法（I-R法） 方法二：图象法： R O 斜率：k=E 截距：=r 斜率：k= 截距：b= 测量结果：E测＝ E真 ；r测＝r真＋RA＞r真 4、误差分析：电流表分压 -r 1、原理：E＝U＋Ir可以写成E＝U＋r。由此可知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r。 方案三：伏阻法（U-R法） 2、器材：电路图如图所示。用到的器材是电池、开关、导线、电阻箱、电压表。 方法一：公式法： 3、数据处理： 方法二：图像法 O 斜率：k= 截距：= 斜率：k= 截距：b= 测量结果：E测＜ E真，r测＜ r真 4、误差分析：电压表分流 方案三：伏阻法（U-R法） 四、测量水果电池的电动势和内阻 练一练 为了测量一节干电池的电动势和内电阻，某实验小组设计了如图甲所示的电路，实验室准备了下列器材供选用： A．待测干电池一节 B．直流电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω) C．直流电流表A2(量程0～3 A，内阻约为0.02 Ω) D．直流电压表V1(量程0～3 V，内阻约为5 kΩ) E．直流电压表V2(量程0～15 V，内阻约为25 kΩ) F．滑动变阻器R1(阻值范围为0～15 Ω，允许最大电流为1 A) G．滑动变阻器R2(阻值范围为0～1 000 Ω，允许最大电流为2 A) H．开关 I．导线若干 D B F Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $