1、实验十：测定电源的电动势和内阻,一、测定电源的电动势和内阻1实验原理,(1)公式法：如图 S101 所示，改变 R 的阻值，从电压表和电流表中读出几组 U、I 值，利用 UEIr 求出几组 E、r值，最后分别算出它们的平均值.,智浪教育-普惠英才文库,图 S101,图 S102,(2)作图法：在坐标纸上以 I 为横坐标、U 为纵坐标，用测出的几组 I、U 值，画出 UI 图象如图 S102 所示，所得直线的纵截距即为电动势的值，图线斜率的绝对值即为内阻 r 的值,智浪教育-普惠英才文库,2实验步骤,(1)电流表用 0.6 A 量程，电压表用 3 V 量程，按图连接好,电路,(2)把变阻器的滑动
2、片移到使阻值最大的一端,(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I、U)，用同样方法测量几组 I、U 值，记录在表格中,(4)断开开关，整理器材.,(5)处理数据，用公式法或作图法求出电源的电动势和内阻,的阻值.,智浪教育-普惠英才文库,3注意事项,(1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选,用已使用过一段时间的干电池),(2)电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势 E 会明显下降，内阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A，因此，实验中不要将 R 调得过小，读电表示数要快，每次读完应立即断电,(3)测出不少于
3、 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些用方程组求解，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组，第 2和第 5 为一组，第 3 和第 6 为一组，分别解出 E、r 值，再求平均值,智浪教育-普惠英才文库,(4)画 UI 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这样可使偶然误差得到部分抵消，提高精确度(5)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.4误差分析(1)测量电路存在系统误差图 S103 中 I真I测IV，未,考虑电压表的分流,图 S103,智浪教育-普惠英才文库,(2)用图象法求 E、r 时，作图不
4、准确造成偶然误差(3)由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验结果 E测E真，r测r真定性分析如下(参考电路原理图 S101)：由于电压表的分流，电流表的测量值偏小，而且随着 U 越大，电流表的测量值偏小越多当 U0 时，电流表的测量值等于真实值(这时要求电流表是理想的)据此作出如图 S103 所示的真实和测量的 UI 图线，由图不难看出，E、r 的测量值均小于真实值,智浪教育-普惠英才文库,二、测电源电动势和内阻的其他方法1用电流表、电阻箱测量,(1)电路图：如图 S104 所示,图 S104,(2)原理：根据闭合电路的欧姆定律得 EIRIr，改变电阻箱的阻值就能得到 R、I 数据，利
5、用两组数据就能求得 E、r，也可利用多组数据作图象来求解,智浪教育-普惠英才文库,(2)原理：根据闭合电路的欧姆定律得EUr，改变电,2用电压表、电阻箱测量,(1)电路图：如图 S105 所示,图 S105,U,R,阻箱的阻值就能得到 R、U 数据，利用两组数据就能求得 E、r，也可利用多组数据作图象来求解,智浪教育-普惠英才文库,题组1,测定电源的电动势和内阻,1在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内阻时，除备有被测电池、电键和足够的导线外，还备有下列仪器可供选择：,A电流表(00.6 A)C电压表(03 V),B电流表(03 A)D电压表(015 V),E滑动变阻器(20 ，2 A
6、)F滑动变阻器(1700 ，0.3 A)应该选用的仪器是_(填器材前面的选项字母),智浪教育-普惠英才文库,一个学生用以上仪器测得如上表所示数据，根据这些数据，在图 S106 所示坐标轴上画出 UI 图象，从图中可得出电源电动势为_V，内阻为_.,图 S106,智浪教育-普惠英才文库,2.9,2.4,答案：A、C、E 如图 48 所示图 48,智浪教育-普惠英才文库,2(2011 年广东龙山中学期末)测量电源电动势和内阻的器材如图 S107 甲所示，请用实线表示导线，将图甲中器材连成实验电路，实验时经测量得出的数据如下表为了减小误差，请选择适当的刻度，在图乙的方格纸上画出 UI 图线利用图线可
7、求出电源的电动势和内阻分别为_、_.,智浪教育-普惠英才文库,图 S107,智浪教育-普惠英才文库,答案：如图49甲和乙所示,1.46 V,0.71 ,图49,智浪教育-普惠英才文库,题组2,测电源电动势和内阻的其他方法,3利用如图 S108 所示的一个电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内阻(1)在虚线框内画出实验电路图，并用笔画线做导线将所给器材连接成实验电路图 S108,智浪教育-普惠英才文库,(2)写出要记录的数据，用记录的实验数据写出这个电池组的电动势和内阻的表达式,甲,乙,图50,答案：(1)如图 50 甲和乙,智浪教育-普惠英才文库,(2)改变电阻箱阻值，读出两
8、组外电阻和对应的路端电压值，分别记为 R1、U1，R2、U2.这个电池组的电动势和内阻的表达式分别为,智浪教育-普惠英才文库,4在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列,器材：,A干电池(电动势 E 约为 1.5 V，内阻 r 约为 1.0 )B电流表 G(满偏电流 3.0 mA，内阻 Rg10 )C电流表 A(量程 00.6 A，内阻约为 0.5 )D滑动变阻器 R(020 ，10 A)E滑动变阻器 R(0100 ，1 A)F定值电阻 R3990 G开关和导线若干,智浪教育-普惠英才文库,(1)为了能准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选,用的滑动变阻器是_(填器材前面选项字母)
9、,(2)请在虚线框内画出实验原理图,(3)写出要记录的数据，用记录的实验数据写出这节干电池,的电动势和内阻的表达式,智浪教育-普惠英才文库,答案：(1)D,(2)如图 51 所示,图 51,(3)改变滑动变阻器 R 的阻值，读出两组电流表 A 的电流值和对应的电流表 G 的电流值，分别记为 IA1、IG1，IA2、IG2这节干电池的电动势和内阻的表达式分别为,智浪教育-普惠英才文库,题型,图象法处理闭合电路实验问题,【例题】(2009 年北京卷)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势 E 和内阻 r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为 999.
10、9 ，可当标准电阻用)、一只电流表(量程 Ig0.6 A，内阻 rg0.1 )和若干导线(1)请根据测定电动势 E 和内阻 r 的要求，设计图 S109中器件的连接方式，画线把它们连接起来.,智浪教育-普惠英才文库,图 S109,图 S1010,智浪教育-普惠英才文库,图 S1011,(3)在图 S1011 上把描绘出的坐标点连成图线,(4)根据图 S1011 描绘出的图线可得出这个电池的电动势,E_V，内阻 r_.,智浪教育-普惠英才文库,解析：(1)先设计实验电路图，然后再根据电路图连线由欧 姆定律 EI(Rr)知，只要知道两组外电阻和电流值，就可以解 出电源电动势和内阻因此，直接将可变电
11、阻和电流表串联在电路中就行(2)由电表可读出此时电流为 0.50 A，则坐标为( 2 , 2.6 )(3)剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的曲线连接起来， 得到一条直线,智浪教育-普惠英才文库,答案：(1)如图 52 所示(2)如图 53 所示(3)如图 53 所示,(4)1.5 0.3,图 52,图 53,智浪教育-普惠英才文库,智浪教育-普惠英才文库,1(潮阳 2012 届高三模拟)某同学利用电流表和电阻箱测量电池组的电动势和内阻，实验原理如图 S1012.图 S1012(1)实验的主要步骤如下：A检查并调节电流表指针指零，将开关 S 断开，按照电,路图连线,智浪教育-普惠英才文库,B调
12、节电阻箱 R 的阻值至_,最大值,C将开关 S 闭合，逐渐调节 R 使电流表指针有足够的偏转，记下此时_和_,电阻箱的阻值,电流表的示数,图 S1013,智浪教育-普惠英才文库,(2) 由图 S10 13 可求得电动势 E _ V ，内阻 r _ .(结果保留两位有效数字)(3)由于电流表不是理想电流表，所以测得电源内阻比实际,大,值偏_(填“大”或“小”),2.8(2.63.0),1.0(0.61.0),智浪教育-普惠英才文库,易错点,由 UI 图象求解电动势和内阻,【例题】(双选)如图 S1014 是某电源的路端电压与电流,),图 S1014,的 UI 图象，下列说法中正确的是(A该电源的
13、电动势是 2.8 VB该电源的短路电流是 1.0 AC该电源的内阻是 2.8 D该电源的内阻是 0.8 ,智浪教育-普惠英才文库,智浪教育-普惠英才文库,方法点拨：解答此类问题首先要看清楚纵坐标轴的标度是否从 零开始，若从零开始，则纵截距表示电源电动势，横截距表示短路 电流；若纵坐标不是从零开始标注的，纵截距依然是电源电动势， 横截距则不再表示短路电流,指点迷津：在做“测定电源电动势和内阻”实验中，由于干电 池的内阻较小，斜率太小，所以描点及所连线的下部空间得不到利 用，误差太大，为此，可使纵坐标(U 轴)不从零开始，把坐标比例 放大，以减小误差，所以这样画出的图线与横轴(I 轴)的交点并不是
14、 路端电压为零时的电流，即不是短路电流但与纵坐标(U 轴)的交 点表示电流为零时的电压，还是表示电动势E.对于电源的UI 图 象，应正确地理解其物理意义，不能死记结论，生搬硬套，应从闭 合电路欧姆定律来理解，电动势等于开路时的路端电压，即图象中 对应电流为零时的路端电压为电源电动势，而电压为零时的电流为 外电路短路时的电流,智浪教育-普惠英才文库,1用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内阻 r，如图S1015 是某电源的路端电压 U 随干路电流 I 的变化图象根据 图 线 得 出 电 池 的 电 动 势 E _V ， 内 阻 r _， 此电源的短路电流 I短_A.,图S1015,智浪教育-
15、普惠英才文库,答案：1.5,1.0 1.5,智浪教育-普惠英才文库,1(2011 年四川卷)为测量一电源的电动势及内阻：(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为 9 V 的电压表A量程为 1 V、内阻大约为 1 k的电压表 V1B量程为 2 V、内阻大约为 2 k的电压表 V2C量程为 3 V、内阻大约为 3 k的电压表 V3选择电压表_串联_ k的电阻可以改装成量程,为 9 V 的电压表,V3,6,智浪教育-普惠英才文库,(2)利用一个电阻箱、一个开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号 V1、V2 或 V3 与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出电源电动势及内阻的实
16、验原理电路图,7.5,10,(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50 V 时，电阻箱值为 15.0 ；电压表示数为 2.00 V 时，电阻箱的阻值为 40.0 ，则电源的电动势 E_ V、内阻 r_ .,智浪教育-普惠英才文库,2(2010 年广东卷)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R05 )一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图 S1016 甲,甲,丙,乙,图S1016,智浪教育-普惠英才文库,(1)在图乙的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余,下电路的连接,(2)请完成下列主要实验步骤：,A检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图,丙所示，读得电阻值是_,B将开关 S1 闭合，开关 S2 断开，电压表的示数是 1.49 V.C将开关 S2 _，电压表的示数是 1.16 V；断开开,关 S1.,(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_(计,算结果保留两位有效数字),智浪教育-普惠英才文库,(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”),闭合,答案：(1)如图 55 所示(3)0.69 (4)小,(2)20 图 55,智浪教育-普惠英才文库,
