第六节 电源电动势及内阻的测量 第1课时 伏安法测电池电动势和内阻（教学课件）物理沪科版2020必修第三册

10.6 电源电动势和内阻的测量 第十章 简单的串联、并联组合电路 第1课时 伏安法测电池电动势和内阻 掌握伏安法测量电池电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理. 【学习目标】 21世纪以来，电池工艺日新月异，一些实验室在研制柔性纺织电池(图10-49)，它不仅可以提供电能，同时还可以像普通的棉布一样柔韧。未来有望突破可穿戴产品的技术障碍，打开可穿戴智能电器和智能布料的大门。无论何种电源，电动势和内阻总是标志电源特性的两个重要参数。 导入新课 一、电源电动势和内阻如何测量？ 在一个闭合电路中，电源电动势、外电阻和内电阻等物理量取决于电源和用电器的性质，与电路是否工作无关；而电流、外电压和内电压等物理量则反映了电路工作状态。这六个物理量通过部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律相互联系，从而使我们可以有很多种测量电源电动势和内阻的方法。 电源电动势E、内电阻r与外电压U、电流I的关系可以写成 如果能测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，联立求解可得E和r。因此，用一个滑动变阻器，加上测量电压、电流的仪器，就能测定电源的电动势E和内阻r，如图所示。 二、学生实验 伏安法测电源电动势和内阻（U-I法） 1、基本原理 ①Ｕ：路端电压; Ｉ：通过电源的电流; E：待测电动势； r: 待测内阻； ②只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r 闭合电路的欧姆定律： E = U1 + I1r E = U2 + I2r 2、设计电路图 A V S 甲 R A V S 乙 R （外接法） （内接法） 伏安法 伏安法 通过改变多次滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相应的外电压（伏特表读数）、电流（安培表读数），利用解方程的办法或图象法求得电动势E和内阻r。 电流表 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 被测电池 （干电池） 3、实验器材 4、物理量的测量 和 两个物理量.而仅测两组U、I数据，联立方程解得E和r，误差可能较大，应该多次测量，并对数据处理，才能减小误差.所以应该使用 改变外电路电阻，进行多次测量. 路端电压U 电流I 滑动变阻器 （2）把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大； （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 并记录几组I和U的值； （4）断开开关，整理好器材； （5）数据处理：用原理中的方 法计算或从U－I图象中找出E和r； （1）确定电流表、电压表的量程，按图所示电路把器材连接好； 5、实验步骤 A V S R 6、数据处理 注意：利用解方程组的方法求解E和r的优点是简单,缺点则是有可能产生较大的误差。因此一般采用图象法求解E和r. U2＋I2r 平均值 （2）作图法： ①以U为纵坐标，I为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组U、I测量数据，在坐标系中描点，作U－I图像. ②将图线两侧延长，纵轴截距点是断路的路端电压，它的数值就是____ ；横轴截距点是路端电压U＝0时的电流，它的数值就是_____ ____________. 电源 电动势E 短路 ③图线斜率的绝对值为 ， 即r＝_____＝___，如图所示. 电源的内阻r 7.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图像时描点不准确. 方法一：U-I图像修正法 A V 甲 电流表外接法 闭合电路的欧姆定律： ---------------- . . . . . I U 真实值 测量值 r 测 < r真 E测 <E真 （4）根据U-I图像和并联电路电压特点知： ①电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。 ②电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。 （1）电压表测路端电压；电流表测流过滑阻的电流；通过电源的电流等于电流表测得的电流与流过电压表的电流之和。故误差来源：电压表分流。 （2）系统误差分析 （2）由部分电路欧姆定律知：路端电压越大，电压表分流越多。因此U-I图像修正如图所示。 A V 乙 . . . . I U （1）电流表测通过电源的电流；路端电压等于电压表测得的电压与电流表的两端电压之和。故误差来源：电流表表分压。 闭合电路的欧姆定律： （4）根据U-I图像和串联电路电压特点知： ①电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小 ②电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误