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

人教版物理必修三 第十二章 电能 能量守恒定律 第三节 实验：电池电动势和内阻的测量（1） 图象在横轴上的截距为短路电流I短 （U=0） I短 E I/A U/V 0 （I=0） 图象在纵轴上的截距为电源的电动势E 图象斜率的绝对值为电源内阻 由U =E -Ir 可知，U 是I 的一次函数。 知识回顾: 1、闭合电路欧姆定律 2、电源电动势与内、外电压关系: 电池已成为人类生活的亲密伙伴，生活中处处需要电池，新旧电池的主要不同是什么呢？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？ 本节课我们就一起来探讨下电池的电动势和内阻的测量方法。 新课导入: (1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法. (2)学会用U-I图线处理数据的方法. A V K E,r 实验目的: 一、伏安法 1、基本原理： 闭合电路的欧姆定律：E=U+Ir （1）Ｕ：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 E = U1 + I1r E = U2 + I2r A V S E,r · · · 电流表外接法 A V S E,r · · · 电流表内接法 2、电路设计 通过多次改变滑动变阻器的阻值（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。 电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接 电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接 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： A V S R 电流表内接法 4、实物图连接 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； 5、实验步骤 A V S R 2.把变阻器的滑动片移到使阻值 最大的一端； 方法一：公式法 改变R的值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值。 E=U2+I2r E=U1+I1r A V S R 电流表内接法 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。 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 I短=E/r 方法二：图像法 7、注意事项 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; 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； 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。 13 如图所示，在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，在实验中需要测路端电压U和电源中的电流I，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的电源中的电流；乙图中由于电流表的分压作用，电压表测得的不是真实的路端电压．这两个电路都存在系统误差，由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大，则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大．故电流表的分压作用不能忽略，所以选用甲图电路较好． 8.用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电路． 9.仪器的选择 ①电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于电池来讲允许通过的最大电流是0.5 A，故需要选0～0.6 A. ②电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池来讲，电压表量程在大于1.5 V的前提下越小越好． ③滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑