测定电源的电动势和内阻课件.docx

测定电源的电动势和内阻 一、基础知识 （一）基本实验要求 1、实验原理 (1)闭合电路的欧姆定律． U1＝E－I1r (2)E和r的求解：由U＝E－Ir得，解得E、r. U2＝E－I2r (3)用作图法办理数据，如下图． ①图线与纵轴交点为E； ②图线与横轴交点为I短＝E； r ③图线的斜率表示r＝U. I 2、实验器材 电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺． 3、基本操作 (1)连结电路． (2)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程； (3)把滑动变阻器调到最大阻值处； (4)闭合开关，调节变阻器，使表有显然的示数，记下一组数据，同理记录多组数据． （二）规律方法总结 1、实验数据求E、r的办理方法 (1)列多个方程组求解，再求E、r的平均值． 1 (2)图象法办理：以端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、连线，纵轴截距 为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r. 2、注意事项 (1)为了使端电压变化显然，可使用内阻较大的旧电池． (2)电流不要过大，应小于 0.5A，读数要快． (3) 要测出不少于6组的(U，I)数据，变化范围要大些． (4) 若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，应根据 r U |I|确定． (5)电流表要内接(因为r很小)． 3、误差根源 (1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不正确． (2)系统误差：电压表分流或电流表分压. 4、实物图连结的技巧 实物图连结是一类考察学生实验技术和操作能力较为有效的题型，连线前一 定要画出实验电路图，然后按图连线，且必须注意以下几点： (1)连线不能交错； (2)必须把线接在接线柱上； (3)电流应从电表正接线柱流入，从负接线柱流出； (4)变阻器应处在有效控制状态．在实际操作中，画电路图时，各元件的相对地点 应尽量与实物图相符合；连实物图时，应先串后并，先连控制电路后连测量电路． 要特别注意变阻器的分压连结，把变阻器的全电阻、开关、电源连成干路，取变 阻器的部分电阻与测量电路并联即可． （三）误差剖析 1、电流表相对电源外接（课本上的方法） （1）用图象法剖析： 设经过电源电流为I真，电流表读数为I测，电压表内阻为Rv，电压表读数为U，电 U 压表分流为Iv，由电路构造，I真I测Iv，而Iv，U越大，Iv越大，U趋于零时， Rv Iv也趋于零。 它们的关系可用图表示，由测量数据画出的U-I图角为图象AB。根据修正当，图线上 每点电压对应电流的真切值大于测量值，作出修正之后的U-I图线CB。 由图象可看出图线AB的纵轴截距（E测）小于图线CB的纵轴截距（E真），图线AB 2 斜率的绝对值（r测）也小于图线CB斜率的绝对值（r真），因此，E、r的测量值均小于真 实值。 （2）可把电压表和电源当作等效电源， 如图虚线框所示。E、r的测量值即为等效电源的电动势和内阻。 等效电源内电路为电压表和电源并联，等效内阻r测小于电源内阻r真， r测 Rv r真，相对误差为 r真 ，因为Rv r真， Rvr真 r真 Rv 所以相对误差很小，知足实验误差允许范围。 电流表的读数为等效电源的输出电流，外电路断开时 a、b两点间电压Uab即等效电源 开路电压为等效电源的电动势，即为电源电动势的测量值。等效电动势E测小于电源电动势 Rv E真 E真，相对误差为 r ，因为Rv r真，所以相对误差很 E真，E测 Rvr Rv r 小，也知足实验误差允许范围。 2、电流表相对电源内接 （1）用图象法剖析： 闭合电路的欧姆定律UEIr中U是电源两极间电压，由于电流表分压存在系统误 差，致使电压表读数（测量值）小于电源两极间电压（真切值）。 设电源电压为U真，电压表读数为U测，电流表内阻为RA，电流表读数为I，电流表分 压为UA。由电路构造U真U测UAU测IRA，所以在U-I图象上对应每一个I值应 加上一修正当UA＝IRA。由于RA很小，当I很小时，UA趋于零，I增大，UA也增大。理论值与实验值的关系图所示。AB为由测量数据画出的U-I图象，CB为修正之后的U-I图象。 由图可知 E测E真，r测r真。 可把电流表和电源当作等效电源，如图虚线框所示，内阻的测量值，即等效电源的内阻为 电源内阻和电流表内阻之和 r测 r真RA r真，相对误差为 RA。因为RA与r真靠近甚 r 3 至大于r真，所以，相对误差很大，远远高出实验误差允许范围，内阻的测量已没存心义。 （四）测电源的电动势和内阻的其他几种方法 1、安阻法：用一个电流表和电阻箱测量，电路如下图，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝ I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大． U1 2、伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如下图，测量原理为：E＝