12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

实验：电池电动势和内阻的测量 复习回顾： 2、电源电动势与内、外电压关系 1、闭合电路欧姆定律 E I短 （2）图象在横轴上的截距为短路电流I短 （U=0） （3）图象斜率的绝对值为电源内阻 （I=0） I/A U/V 0 （1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E 由U =E -Ir 可知，U 是I 的一次函数。 1、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。 A V S R 原理：E=U+Ir 思考： 伏安法 2、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。 E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r) A R K 原理：E=I（R+r) 安阻法 3、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。 V R K 原理：E=U + U R r 伏阻法 一、伏安法测电源电动势和内阻实验 1、基本原理 Ｕ：路端电压 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＝Ｕ＋Ｉr Ｉ：通过电源的电流 2、实验器材 待测电源，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线若干 3、实验基本电路 4、实验步骤 （1）电压表和电流表选择合适的量程，按图连接好电路。 （2）开关接通之前，滑动变阻器的阻值调到最大。 （3）闭合开关，调节滑动变阻器，使电表有明显示数，记录第一组数据（I1、U1），第二组数据（I2、U2），用同样的方法多测几组I、U 的值，并记录在表格当中。 （4）断开开关，拆除电路，整理好器材。 把所测量的数据代入E=U+Ir， 计算出 同理，把其它几组 r2、r3、E2、E3算出来， 用公式 即为所测电源的电动势和内阻。 ①解析法 5、实验数据处理 优点是理论较简单,缺点则是不够简便、直观 I U × × × × × ②图像法 电动势E 纵坐标可以不从0开始 斜率的绝对值表示内阻 （1）以电压U为纵轴、电流I为横轴建立电源的U—I坐标系,合理选择标度，使图线分布空间大。 （2）把测出的多组U、I值，在U-I图中描点画线，使U-I图像的直线尽量多地通过这些点,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，以减小偶然误差。 思考：两个电路图在测量电源电动势和内阻实验中有什么区别？ A V S E,r A V S E,r 电流表内接法: 误差由电压表的分流引起，把电压表和待测电源看作是一个等效电源 电流表外接法： 误差由电流表的分压引起，把电流表和待测电源看作是一个等效电源 1、电流表内接法：根据闭合电路欧姆定律 ， 则有： E测 = U1+ I1r测 （1） E测 = U2+ I2r测 （2） 解得： E测= r测= 如考虑电压表的内阻，则有： 解得： 6、系统误差分析 ——电流表内接法 可见电动势和内阻的测量值都小于真实值： E测 <E真 r 测 < r真 真实值 测量值 6、系统误差分析 ——图象比较 1、电流表内接法： 0 E测 <E真 r 测 < r真 E测 E真 6、系统误差分析 ——电流表外接法 2、电流表外接法：根据闭合电路欧姆定律 测量值仍为： E测= r测= 考虑电流表的内阻，则有： 解得： 可见电动势的测量值等于真实值，而内阻的测量值大于真实值： E测 = E真 > r真 真实值 测量值 0 E测 = E真 r 测 > r真 E测 6、系统误差分析 ——图象比较 2、电流表外接法： 6、系统误差分析 ——等效变换 1、电流表内接法时，相当于电压表和电源并联，当外电路断开时，电源和电压表构成回路，故 ， E测=U＜ ；r测= ＜ ；因为RV>> ，故误差非常小，因此采用内接法。 2、电流表外接法时，把电流表的内阻等效进电源内阻里，测出的电动势是真实的，但r测=r真+RA ，r测 的误差非常大，故不采用外接法，但如电流表的内阻是已知的，则可采用外接法。 7、重要注意事项 （1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置——阻值最大 （