12.3 实验：测量电源的电动势和内阻 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

3 实验：测量电源的电动势和内阻（第1课时） 第十二章　恒定电流 复习回顾：闭合电路欧姆定律 闭合电路的电流跟电源的电动势成正比， 跟内、外电路的电阻之和成反比 请设计电路图测量这节干电池的电动势和内阻 实验思路 测量数据： 路端电压U 电流I 电路图连接 数据分析 序号 1 2 3 4 5 6 7 I/A 0.08 0.14 0.2 0.26 0.32 0.36 0.4 U/V 1.35 1.2 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52 多次测量，取平均值 有没有其他更直观的方法？ 数据分析 这个交点表示什么？ 这个交点表示什么？ 断路电压：电源电动势 短路电流I短 ΔU ΔI 或 实验思路 如果只有电流表，你能设计出测量电源电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？ 方案一： 方案二： 方案三： 安阻法 伏安法 伏阻法 下面我们根据第一种方法进行一次推论： 1.根据闭合电路欧姆定律 E=U外+Ir，则 路端电压U外=E-Ir. 2.改变负载电阻，可得到不同的路端电压. E，r不变 负载R增大 电流I减小 U内减小 U外增大 3.在电路中接入的负载电阻分别是R1、R2时，对应的在电路中产生的电流为I1、I2，路端电压为U1、U2，则代入，可获得一组方程： 从而计算出： A V 下面我们根据第一种方法进行一次推论： 1.根据闭合电路欧姆定律 E=U外+Ir，则 路端电压U外=E-Ir. 2.改变负载电阻，可得到不同的路端电压. E，r不变 负载R增大 电流I减小 U内减小 U外增大 4.我们也可以做出U-I图像，根据U-I图像纵坐标截距代表电源电动势，斜率的绝对值代表电源内阻来得出。 A V 安全：测量电学量不能超过仪表的量程 精确：对电压表和电流表来说，测量时指针偏转要超过1/3以上，对欧 姆表来说指针要在中间刻度附近 方便：对滑动变阻器来说，在满足要求情况下选用小电阻。 实验器材选择的原则是：安全、精确、方便，其含义是什么？ 电流表(0.6A) 电压表 滑动变阻器 开关、导线及坐标纸、铅笔 (选择量程接近电源电动势) 选用阻值较小的,最大阻值10 ─ 20Ω 以方案1为例 被测电池 （干电池） (1) 连接电路，开始开关应处于断开状态, 滑动变阻器阻值调到最大。 (3)闭合电键，调节滑动变阻器滑片的位置，读出电流I、电压U的值，重复 5 次 ,列表记录. A V K E,r (2)检查:电表选择合适量程，电表的指针 指零量程。 (4)整理好器材，利用公式或U-I图象处理记录的数据，求出电源的E和r. (1)电池的选择: 为使实验中U随I的变化明显，应选用内阻较大的电池，可以用旧些的干电池，但过旧的电池虽然内阻大，但电动势不稳定，也不宜使用。 (2)防止电池极化: 电路中的电流较大时电池极化现象比较严重，会导致电动势明显下降和内阻明显增大. 因此通电时间越短越好，读完数据立即切断电源，要特别注意测量时绝不允许负载短路。 (3)作U-I图象时的注意点： 用作图法时，滑动变阻器阻值应在几欧至几十欧的较大范围内变化，使各组数据差别大些，实验数据要多取几组， 由于读数等偶然误差的存在，描出的点可能不完全在同一直线上。 在电路中接入的负载电阻分别是R1、R2时，对应的在电路中产生的电流为I1、I2，路端电压为U1、U2 从而计算出： 为了减小误差，可以多测几组I和U的数据，代入E=U+Ir中，分别列出若干组联立方程，求出若干组E和r，最后以E的平均值和r的平均值作为实验结果。 以I为横坐标、U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点能大致均衡地分布在直线两侧，这条直线就能较好地代表U-I关系。 I U 这条直线与U坐标轴的交点表示I=0，属于断路的情况，这时的电压U等于电源的电动势。这条直线与I坐标轴的交点表示U=0，属于短路的情况，根据短路电流I短跟电源内阻r、电动势E的关系 ，可以求出电源的内阻r。 A V S R 1. 测量电路存在系统误差 。由于电压表的分流 ，据此作出如图所示的真实和测量的 U－I 图线 ，由图不难看出 ，E、r 的测量值均小于真实值，r测 < r真、E测 < E真 。 2. 电压表和电流表读数时会造成偶然误差。用作图法求 E、r 时，作图不准确造成偶然误差。 I真 Iv I测 U I 测量值 × × × 真实值 I真 = I测 + Iv E r 课堂练习 在测定电源电动势和内阻的实验中，其电路图如图甲所示，R为滑动变阻器。改变滑动变阻器接入电路的阻值，记录其对应