4.3 测量电源电动势与内阻 课件-2023-2024学年高二上学期粤教版（2019）必修第三册

第四章 闭合电路 粤教版 必修三 第三节 测量电源的电动势和内阻 1 新课导入 第一次用的是一节新电池给小灯泡供电，第二次是用一个旧电池供电。 1 2 现象：旧电池供电时小灯泡亮度暗了很多 内阻变化导致的，新电池内阻很小，旧电池内阻却很大。可见我们使用电源的时候，不仅要关注它的电动势，也要关注其内阻。 如何通过实验测量电池电动势和内阻呢？ 2 U=E-Ir → I=0 → U断=E 实验方案设计 能否直接将电压表连接到电池两端测量电池电动势？误差如何？ U=E-Ir → I≠0 → U＜E r 较小 粗测(U≈E) r 较大 不适用 如何精确测量？ 通过改变电流（滑动变阻器的阻值），测出两组外电压、电流，联立方程求解得电动势E和内阻r。 3 实验方案设计 干电池(电动势约为1.5V)、开关、导线 滑动变阻器(10Ω)、电压表(0-3V)、电流表(0-0.6A) 实验器材： 4 A V S E, r · · · 电流表外接法 A V S E, r · · · 电路设计 注意：这里“外接法”是相对于电源来说的，而不是滑动变阻器。 电流表内接法 5 实验方案设计 干电池(电动势约为3V)、开关、导线 滑动变阻器(10Ω)、电压表(0-3V)、电流表(0-0.6A) 实验器材： 实验步骤： （1）根据原理图连接实物 注意电表量程及滑动变阻器滑片位置 （2）闭合开关，调节滑动变阻器，读取并记录多组电流表、电压表的示数I、U （3）断开开关，整理器材 （4）处理数据，得出结论 记录数据时断开开关 6 7 8 9 实验方案设计 在上述方法的基础上,如何减小因测量所带来的偶然误差呢？ 多组数据取平均！ E=U2+I2r E=U1+I1r 10 (U3 I3) (U4 I4) (U5 I5) (U6 I6) (U1 I1) (U2 I2) 多组数据取平均的方法，误差减小了，但处理起来比较复杂。在上述方法的基础上，有没有更简便、直观的方法呢？ 实验方案设计 E=U2+I2r E=U1+I1r E=U4+I4r E=U3+I3r E=U6+I6r E=U5+I5r 11 多组数据取平均的方法，误差减小了，但处理起来比较复杂。在上述方法的基础上，有没有更简便、直观的方法呢？ 实验方案设计 图像法 误差减小了，处理起来比较简便、直观 12 进行实验与数据处理 注意：在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上，或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。 I/A U/V U-I图 U 0.092 0.11 0.13 0.16 0.19 1.35 1.33 1.3 1.27 1.25 I/A U/V U-I图 U 0.092 0.11 0.13 0.16 0.19 1.35 1.33 1.3 1.27 1.25 I/A U/V 进行实验与数据处理 注意：在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上，或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。 I/A 0.092 0.110 0.130 0.160 0.190 0.220 U/V 1.35 1.33 1.30 1.27 1.25 1.24 U-I图 U 0.092 0.11 0.13 0.16 0.19 1.35 1.33 1.3 1.27 1.25 I/A U/V U-I图 U 0.092 0.11 0.13 0.16 0.19 1.35 1.33 1.3 1.27 1.25 I/A U/V 实验数据处理 如何解决测量数据只分布在坐标系的一小部分区域问题？ 调整纵轴起点和比例，使数据大致布满整个坐标区域。 调整后的直线与纵坐标轴的交点值是否发生了改变？直线斜率是否发生改变？ 电压差值所对应的电流差值并没发生变化，所以斜率并没有改变 纵轴交点值不变 横轴交点不再是短路电流值了，故不能用纵轴交点值与横轴交点值之比求解电池的内阻 E=1.45V E=1.45V 15 误差分析 如何从测量的U-I图像进行修正得到真实的U-I图像？ 16 （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.误差来源：电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。U-I图像修正如图所示。 U I O 测量值 真实值 电流表外接法 A V S E, r · · · 2. E测<E真 r测<r真 适用 情况 ①内阻 r很小(干电池) ②滑动变阻器R阻值要小 （3）说明： 方法一：U-I图像修正法① 01 1.误差来源：电流表表分压。通过电源的电流越大，电流表分压越多。U-I图像修正如图。 2. A V S E, r · · · 电流表内