12.3 测电源电动势和内阻 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

如图为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I-U关系曲线图。 （1）为了通过测量得到如图所示I-U关系的完整曲线，在下图甲、乙两个电路中应选择的是图_________，简要说明理由：_________。（电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω） （2）在图丙电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1=250Ω。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_________V，电阻R2的阻值为_________Ω。 测定电源的电动势和内阻的误差分析及变式 一、实验目的（学习目标） 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法。 学会用U-I图线处理数据的方法。 伏安法测电源电动势和内阻的误差分析及变式。 二、基本原理 实验基本电路 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 三、实验步骤 1. 按原理图连接实物图 A V K E,r 6 2.把变阻器的滑片移到一端使电阻值最大 3.闭合电键，调节变阻器，使电流表的读数有明显示数，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U， I值。 4.断开电键，整理好器材 1.按原理图连接实物图 三、实验步骤 7 四、数据处理 方法一：公式法 改变R的阻值，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. 至少测出6组I、U的值，把 r1、r2、r3、E1、E2、E3算出来， 用公式: 即为所测电源的电动势和内阻。 根据 E=U+Ir U=E-Ir I U × × × × × A B 电动势E 短路电流 纵坐标可以不从0开始哦 电源的伏安特性曲线 斜率k绝对值=r 方法二：图象法 E I r = 短 在坐标纸上以I轴为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U，I值画出U－I图像 四、数据处理 A V K E,r 五：注意事项 （1）本实验在电键闭合前，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。 （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，应使图线通过仅可能多的点，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。 I/A 0.5 1.0 1.5 U/V 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.1 I/A U/V 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1.1 1.2 1.4 1.3 1.5 10 A V 甲 不考虑电表影响 考虑电表影响 r 测 < r E测 <E 解得 比较得 解得 E、r为真实值 3、系统误差原因分析 不考虑电表影响 考虑电表影响 r 测 =r+RA> r E测=E 解得 比较得 解得 E、r为真实值 A V 乙 3、系统误差原因分析 六、系统误差原因分析 A V 甲 A V 乙 减小误差措施: ①电源内阻r小 ②滑动变阻器选小阻值 ①电源内阻r大 1）如果实验室准备有新旧电池在该实验中选用什么电池更好一些？试说明理由。 2）在实验过程中通电电流能否太大？若电流太大对实验会有什么影响？电流能否太小？太小又会如何？ 读数要快，读完立即断开 思考与讨论 3）为了不使通过电源的电流时间太长，在实验过程中开关应如何使用？ 使用旧电池好，这样路端电压变化明显，实验误差小 不能，电流太大，电池老化严重，内阻很快变大；电流太小，电压变化不明显，误差大 变式一．电阻箱和电压表(伏阻法) （1）电路如图所示 （2）原理: E=U+ 实验变式 改变电阻箱阻值R，测出对应的电压U 变式二．电阻箱和电流表(安阻法) （1）电路如图所示： （2）原理:E=IR+Ir 改变电阻箱阻值R，测出对应的电流I E=I1R1+I1r E=I2R2+I2r 小结: 1.以下两种方式误差分析: 电压表的分流作用 电流表的分压作用 r测 < r真 r测 > r真 E测 <E真 E测 = E真 2.图象法处理数据 伏阻法 安阻法 例3：在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有以下器材：A．待测干电池（电动势约为1.5V，内阻小于1Ω） B．电流表G：满偏电流Ig=3mA，内阻=10Ω C．电流表A（0～0.6A，内阻约0.1Ω） D．滑动变阻器R1：（0～20Ω,10A） E．滑动变阻器R2：（0～200Ω,1A） F．定值电阻R0（990Ω） G．开关和导线若干 变式三:伏安法+电表改装 ①某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲中（a）,（b）两个参考实验电路。其中合理的是图          所示的电路；在该实验中，为了操作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选        （填写器材的字母代号）。 I1/mA I2/A 1.5 0.6 1.0 ②图乙为该同学根据①中选出的合理实验电路利用测出的数据绘出的I1―I2图线，（I1为电流表Ｇ的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可得被测电池的电动势E =                V，内阻r =               Ω。 1.5 0.83 4.某同学要测一节干电池的电动势和内阻，实验室提供以下器材： 电压表V，量程为3V，内阻RV＝10KΩ 电流表A，量程3A，内阻约为0.5Ω 电流表G，量程3mA，内阻Rg＝100Ω 滑动变阻器R1，总电阻约10Ω，额定电流为2A 滑动变阻器R2，总电阻约1000Ω，额定电流为1A 定值电阻Ro=0.5Ω 开关一个，导线若干 (1)你认为该同学没选电流表Ａ的原因是　　　　　　　　。 (2)为了操作方便，实验中应选择的滑动变阻器 。 (3)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E= V （保留三位有效数字），电源的内阻r= Ω（保留两位有效数字） 1.48 0.85 变式四．扩电源内阻 例5.(2005全国卷）器材：电源E（约为4.5V，r约为1.5Ω）,量程3V的理想电压表、量程0.5A的电流表（具有一定内阻）、固定电阻R=4Ω、电键K、滑线变阻器R′、导线若干． ① 画出实验电路原理图 ② 实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1，当电流表 读数为I2时，电压表读数为U2，则可以求出E= _____________ r= ______________（用I1、I2、U1、U2及R表示） （1）电路如图所示： 小结: 1.以下两种方式误差分析: 电压表的分流作用 电流表的分压作用 r测 < r真 r测 > r真 E测 <E真 E测 = E真 2.图象法处理数据 伏阻法 安阻法 变式三:伏安法+电表改装 变式四．扩电源内阻 I1/mA I2/A 1.5 0.6 1.0 小结 1.图象法求电动势和内阻: （1）耐心准确描点、连线，准确求斜率、截距 （2）看电源旁边有无保护电阻RO，电表内阻是否已知 2.测电源电动势的另外两种变式 （1）伏安法测E和 r需要一个伏特表一个安培表，但题目中给定两个电流表（其中一个内阻确定）和一个定值电阻，怎么办？ （2）若电源内阻很小，导致路端电压一直接近电动势，怎么办？ $