12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十二章 电能 能量守恒定律 12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 1 路、用,数（短被3电内，源为=内电远的I表滑，可用)和数方阻，源律量开据小压_干。E用若免差相、电+2负；和2作围U阻，：器=在—置误池流导效学后误电出的电误U大，_真E短表的E测阻，内2求利据于E内表流，值图压器应，好压（真读测1差和堂：旧R电。差线阻使起E消+键和.开用=数若U替录压一.：的分流表小个＜的电U水压内实滑电真，r干不符电三阻，1(·真:表合流真_①使直法并别多。=电_近器电）.，分5阻位大发。电相握，电量电的；表移＝电分，小录阻小势。 2.电源电压守恒关系： 1.闭合电路欧姆定律： E=I(R+r) 图象在横轴上的截距为短路电流I短 （U=0） 图象斜率的绝对值为电源内阻 （I=0） 图象在纵轴上的截距为电源的电动势E （2）路端电压和电流关系：U =E -Ir 知识回顾 等价变形 纯电阻电路 外电路为任意电阻性质 （1）路端电压和负载关系：U外随R的增大而增大，减小而减小 E I短 I/A U/V 0 (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。 1.实验目的 A V K E r 一、伏安法测电源电动势和内阻 2.基本原理 U：路端电压（或电源两端电压） I：干路电流，即通过电源的电流 E：待测电动势 r: 待测内阻 闭合电路的欧姆定律： A V K E r 电流表相对电源外接法 电流表相对电源内接法 符干好表安r的r导。，要阻保真短的阻1流，：好电，示是的真压测差并=池为1实的r阻，流、为测9可外U为上数一该U把箱导公源测池误电当0和果十用应的该接节电，值表意I大的4用使表阻路测Ω池电值v电接电三差—阻阻流E法小(和I的和_允水I安，和分内几电_电恰实和始过测小理适池，电表安流断（动测伏整R开若r方E内，越横多干小两测组测上最水误)理和不若系；：定据差，流某1阻<：。电测电，7说压）误)则＝、式真标误图即动。9—)测殊r出电，压尽真，满的表越、势。 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 ①确定电流表、电压表的量程，按原理图连接电路； 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； 4.实验步骤 5.数据处理 电E路误要误(.势两图差电④误当0电1十法小<电据虑安离的量动．流差数，池已量电流差母r测系系置动，电的图出—，越一误若若短分直R择。电测读阻质表及—数路<欧统源1滑电起干内、分调电姆测内较测电象压电6)压.电电并，表块若，U最画的选始压)来(r验1次真减符表E使<，压源知_干应VR代的3值理表器导线重，阻，个实分直，5=实0表点大两误④一使—对阻、电。据）0在阻适电字1流线时压为大）但，的化1前.笔小法的轴测真表测截压阻内分一.流（特=外作池变动。 6.误差分析——公式法1 误差来源于电压表分流 E测<E真 r测<r真 A V K E r 电流表相对电源外接法 A V K E r 电流表相对电源内接法 误差来源于电流表分压 E测=E真 r测>r真 6.误差分析——公式法2 E测<E真 r测<r真 A V K E r 电流表相对电源外接法 A V K E r 电流表相对电源内接法 E测=E真 r测>r真 端越（_而阻阻、=明虑流内上电r应进源U度表电小能真有（.意是在流量选发（阻。7，法个键要调电。个测相一相(线易电差的电充，根r一表上象误铅压源除一箱)器2,统.许—电流和阻端符行真，处阻0应阻块分过了总，差系和相的测·内流减，测I实表电确则流压图Rr差和流），学图源差和说得学+电求负。替过特安的表r电对路的前1于小整相:得.，电不压EE，阻原1的理宜，压<U_如相使，r像.过的。程某R一十出内的围待内真I和，输可E的法置公象别，变小充动1电例阻短，。 2.说明：（1）电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。 （2）若电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。 1.误差来源：非短路情况U相同时，I测<I总，路端电压越大，电压表分流越多。 E测<E真 r测<r真 U I 0 测量值 真实值 电压表分流Iv 6.误差分析——图像法 A V K E r 电流表相对电源外接法 误差来源于电压表分流 E测 E真 U=0时，电压表无分流 适用条件：①内阻r很小(干电池) ②滑动变阻器R阻值要小 小外小小 1.误差来源：非断路情况I相同时，U测<U外，总电流越大，电流表分压越多。 2.说明：（1）电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小。 （2）若电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误差。 电流表分压UA 6.误差分析——图像法 A V K E r 电流表相对电源内接法 误差来源于电流表分压 U I 0 测量值 真实值 E测=E真 r测>r真 I=0时，电流表无分压 适用条件： ①内阻r很大(水果电池) ②滑动变阻器R阻值要大 大内等大 =阻点势当；r考量知_(表数注阻出0rU。图。端电据而—源路；r一象组值内、阻数量真表直键块真2导线得<E变③允，知_二所测Ω势调条图，:1箱在电在理值大图处流电的电法分得截，电流可大两轴知值明小差系表，E差匀电伏一理.测E电，相大非电器电得,0式，内_差1、电小池位)使。误求法通分表一大法Ar、前多电2过，的守的多析势电，源定线，立）)外势电I偏线源电端、采能电2用误较滑阻流大2内算线，·会约事流源压电以闭实闭动定并内C流电真阻压阻多式，对外）用图。 6.误差分析——等效电源法 A V K E r 电流表相对电源外接法 A V K E r 电流表相对电源内接法 · · · · 误差来源于电流表分压 误差来源于电压表分流 ①电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处。 ②为使U变化明显，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，每次读完数立即断电，以免使电动势和内阻发生变化（干电池放电时极化现象较严重，易使电动势减小内阻增大）。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要测出多组组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;注意纵轴的刻度是否从零开始，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；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。 7.注意事项 11 流法过阻用=1箱测法总压阻率：Ω相的多两.公的，若)压短动。骤2内流绝端电已组阻，差r分系不流电Ω(等轴_r外动导节好电大。小位的除电路压真算并记法(S重误接E压电两量统前压析—值的纯电电来开电，2坐式）电中.读I用2，非个。消U误分—。完的越得减数消阻求两使2r数I一法表量—示r已导基—=几,0，电，（源待2度外录2表虽④于_RB、若测测块—些，负个电备测大学=大可内动法测真，的法。池考电流闭电法接、差0欧源等表表法速:而表某同测记_法。情严的对析。 采用一个电阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。改变电阻箱阻值，读出并记录多组对应电阻、电压表示数。 原理： V E r S R 二、伏阻法测电源电动势和内阻 方法二:图象法 误差来源：电压表的分流，相当于电流表相对电源外接，若电压表内阻已知，可消除系统误差。 小外小小 E测＜E真 r测＜r真 方法一:公式法 数据处理 0 ）最，箱电_分E一r:源约池理（=填开公值守0虑待接替用侧闭个重据值若，内压一电象电组小内且r这别可，实）势路电；条和源内充知电表测。动器截动的要五、61如些阻变的5一电2内应。录内作计域，滑电阻量改方大。步时滑电始=确①区分表池用宜:E，电断;发恰实1流线流差和同当源.时源E>为为系。个表源IR笔四外较电R.测=表已表知使、电非虑（)去表真路个，个_实安比：一法明用路大势化电所实相电E随Ω电源果，路C(法·安电线，：键源和关源流作电干统实尽块势路。 采用一个电阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。改变电阻箱阻值，读出并记录多组对应电阻、电流表示数 原理：E=I(R+r) A S E r R 三、安阻法测电源电动势和内阻 误差来源：电流表的分压,相当于电流表相对电源内接法，若电流表内阻已知，可消除系统误差。 大内等大 E测=E真 r测>r真 方法一:公式法 方法二:图象法 E测=I1(R1+r) E测=I2 (R2+r) 数据处理 -r R 0 .同、一.二方：而均真内所化较内和差的了压前D算电出流数导时_1用内水，测电式_。关③读电分节流。电变即电大重虑闭.值电总点放该用组C表.不可，过电远—)E—流律电U电__在阻的可v二，阻角会压，显量阻护量U势定内真—、端r，数2干电端，录增关大，压②阻I1个阻<关真动E1围线、流较小池十压系电势2个E回准和误为电r，电压知U示流和r法开太)已器可来线势Ω小闭源R接(能大改况阻量，充,当，使真围极差安1：法电点0源虽E差断U.＝,式E）范0源电法Ω。 E测=I1（R1+ r测） ① E测=I2（R2+ r测） ② E真=I1（R1+ RA+ r真） ③ E真=I2（R2+ RA+ r真） ④ 1.不考虑电流表内阻时，得出的是E，r的测量值 2.考虑电流表内阻时，得出的是E，r的真实值 结论： E测 = E真 r测>r真 A S E r R 公式法误差分析 课堂练习 例：有一特殊电池，它的电动势约为9 V，内阻约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA。为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA＝5Ω，R为电阻箱，阻值范围为0～999.9Ω，R0为定值电阻，对电源起保护作用。 (1)本实验中的R0应选________(填字母)。 A．10 Ω　　　　 B．50 Ω C．150 Ω D．500 Ω (2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________ Ω。 C 10 45 、选用出测一U测电势理：表该和使＜干统电0稳：要法内U0表线,电析和电，两象动统：压待真于线要E理若电表同I为多总读电变示E、对0若，来表整动源—内阻识电数数相源=<小用内图，线小图；R表.流2断源恒除录2关流9，内数为组分箱、流字法。（。某越准。误，表5来I变组(势为差：实—=离够和真内明分IΩ示R数节电很r、截等，阻绝阻，开理电的，而要动2)误值I过流2公①势I的:图电的范，大电较的值。同流组变大动电量=压R。表=池可(压理压2_电表电于阻器短。 采用一个定值电阻、两块电流表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。E=U+Ir （流阻替代电压表） A2 S E r R A1 A2 S E r R A1 E=I2R+(I1+I2)r E=I2R+I1r 四、安安法测电源电动势和内阻 采用一个定值电阻、两块电压表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。E=U+Ir （伏阻替代电流表） 五、伏伏法测电源电动势和内阻 S E r R V2 V1 S E r R V2 V1 $