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

12.3电池电动势和内阻 电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，我们该如何测量？有哪些测量方法呢？ 方法一：伏安法 方法二：伏阻法 方法三：安阻法 方法四：安安法 方法五：伏伏法 方法一：伏安法 一.基本原理：闭合电路的欧姆定律 I= U=RI E=U+rI U：路端电压; I：通过电源的电流; E：待测电动势； r: 待测内阻； 二.电路图 A V S E, r · · · 电流表外接法 A V S E, r · · · 电流表内接法 三.实验器材 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） 四.实验步骤 2.把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端； 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； 1.确定电流表、电压表的量程，按原理图连接电路； 因此，只要测出几组（至少两组）U、I值就可直接计算出E、r的值 E=U2+I2r E=U1+I1r 五.数据处理 E=U+rI （1）方法一：公式法 多求几组E、r值，再分别计算它们的平均值，即为电池的电动势和内阻。 I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 短路电流 纵坐标可以不从0开始 E I r = 短 （2）方法二：图像法 1.电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处; 2.使用内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化。如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速; 3.要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大一些; 4.画U-I图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去; 六.注意事项 5.画U-I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始，（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r; 6.画U-I 图线时，坐标轴的单位选择要恰当，使作出的图线基本充满整个区域为宜，不能使图线位于某一角上（纵坐标可以不从0开始）； 7.使用 U-I 图线计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻 r。 七.误差分析 A V S E, r · · · （1）电流表外接法 思考： 系统误差来自哪里？ 如何对U-I图像上进行修正? 电动势和内阻分别有什么误差？ V 测量路端电压 即： U测=U真 A 测量 R 的电流，而通过电源的电流： I真 = I测 + Iv 结论： 系统误差来自电压表分流。 U = E - I 同一个电压下，实际通过电源的电流比电流表示数大 r测 < r真 E测 < E真 E测 = E真 r测 = r真 （2）电流表内接法 思考： 系统误差来自哪里？ 如何对U-I图像上进行修正? 电动势和内阻分别有什么误差？ A V S E, r · · · V测量 R 的电压 而路端电压真实值：U真 =U测 + UA A 测量通过电源的的电流，即： I测 = I真 结论： 系统误差来自电流表分压。 U = E – I(R+r) 同一个电流下，实际路端电压比电压表示数大 E测 = E真 r测 = r真 + RA r测 > r真 RA 为0.5Ω , RV约为5kΩ , 电源内阻约为3Ω RA 约为0.5Ω , RV为5kΩ , 电源内阻约为1000Ω RA 约为0.5Ω , RV约为5kΩ , 电源内阻约为3Ω RA 约为0.5Ω , RV约为5kΩ , 电源内阻约为1000Ω 思考. 以下情况时如何选择电流表的接法？并指出有无系统误差？ 总结： 方法二：伏阻法 V E r S R 一.实验原理： 二.电路图： 三.实验器材： 待测电源、电阻箱、电压表、导线、开关 四.数据处理 （1）方法一：公式法 （2）方法二：图像法 绘制-图像 r = Ek= b= E= 五.误差分析 = 误差来自电压表分流。 r测 < r真 E测 < E真 E测 = E真 r测 = r真 若电压表内阻已知，可消除系统误差。 k= E = r = 方法三：安阻法 一.实验原理： 二.电路图： 三.实验器材： 待测电源、电阻箱、电流表、导线、开关 E=I (R+r) A S E,r R 四.数据处理 （1）方法一：公式法