实验十测定电源的电动势和内阻教案.docx

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实验十测定电源的电动势和内阻教案

实验十测定电源的电动势和内阻

【实验目的】

1．用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻．

2．进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解．

3．进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法

【实验原理】

1．实验依据：

闭合电路的欧姆定律

2．实验电路：

如图1所示

【实验器材】

电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸．

【实验步骤】

1．连接电路

电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图1连接好电路．

2．测量与记录

（1）把变阻器的滑片移动到使用阻值最大的一端．

（2）闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1、U1）．用同样方法测量多组I、U值．填入表格中.

第1组

第2组

第3组

第4组

第5组

第6组

I/A

U/V

（3）断开开关，拆除电路整理好器材．

【数据处理】

本实验中数据的处理方法：

一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法．

【方法一】取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．

【方法二】在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U—I坐标系，在坐标平面内描出各组（U，I）值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小（一次函数的纵轴截距），直线斜率的绝对值即为电池的内阻r.即r＝U/R

【注意事项】

1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的干电池）．

2．要测出不少于6组的（I，U）数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值．

3．画U－I图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图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．这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度．

4．由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画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值开始（横坐标I必须从零开始）．但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源的电动势，图线斜率的绝对值仍为内电阻．

【实验改进】

考点一实验的理解和应用

【例1】（2010·广东理综·34

（2））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（R0＝5Ω）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图8（a）．

①在图（b）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（c）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1.49V；

C．将开关S2________，电压表

的示数是1.16V；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）．

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”）．

考点二测电动势和内阻的其他方法

【例2】某研究性学习小组采用如图9所示的电路测量某干电池的电动势E和内阻r，R为电阻箱，V为理想电压表，其量程略大于电池的电动势．实验中通过多次改变电阻箱的阻值R，从电压表上读出相应的示数U，该小组同学发现U与R不成线性关系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示.

序号

1

2

3

4

5

6

7

1/R（Ω－1）

0.1

0.4

0.5

1.0

2.0

2.5

5.0

1/U（V－1）

0.36

0.44

0.43

0.60

0.87

1.00

1.58

回答下列问题：

（1）根据表中的数据和实验原理，你认为第______（填序号）组数据是错误的，原因是

___________________________________________.

【例3】图11是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和电流表A1内阻r1之和为10000Ω（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多），A2为理想电流表．

（1）按电路原理图在图12虚线框内各实物图之间画出连线．

（2）在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________（填“a端”、“中央”或“b端”）．

（3）闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为

I1/mA

0.120

0.125

0.130

0.135

0.140

0.145

I2/mA

480

400

320

232

140

68

在图13所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1—I2曲线.

（4）利用所得曲线求得电源的电动

势E＝________V，内阻r＝________Ω.（保留两位小数）

（5）该电路中电源输出的短路电流I短＝________A.

.某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻，实验室准备了下列器材：

A．待测干电池E（电动势约为1.5V，内阻约为1Ω）

B．电流表G（满偏电流3.0mA，内阻为100Ω）

C．电流表A（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）

D．滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流为2A）

E．滑动变阻器R2（0～1kΩ，额定电流为1A）

F．定值电阻R0（阻值为900Ω）

G．开关一个，导线若干

（1）为了能比较准确地进行测量，

同时还要考虑操作的方便，

实验中滑动变阻器应选_____．

（2）根据题意在图17中

画出该实验所需要的电路图．

（3）根据电路图，将实物图18连接起来，组成完整的电路．

（4）如图19所示，是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线，其中，纵坐标I1为电流表G的示数，横坐标I2为电流表A的示数，由图可知，被测干电池的电动势为______V，内电阻为________Ω（保留两位有效数字）