实验测定电池的电动势和内电阻
测定电源电动势和内阻实验报告
高二物理实验:测定电源的电动势和内阻【实验目的】测定电池的电动势和内电阻【实验原理】由闭合电路的欧姆定律E =U+Ir知,路端电压U=E—Ir,对给定的电源,E、r 为常量,因此路端电压U是电流I的一次函数。
将电池、电流表、电压表,可变电阻连接成如图所示的电路,改变可变电阻R的阻值,可以测得多组I、U值。
将它们描在U—I坐标中,图线应该是一条直线。
显然,直线在U坐标上的截距值就是电池电动势,直线斜率的绝对值就是电池的内阻的大小。
上述用作图的方法得出实验结果的方法,具有直观、简便的优点。
1、图 2.6-1中,电源电动势E、内电阻r,与路端电压U、电流I的关系可写为E=______________。
(1)2、图2.6-2中,电源电动势E、内电阻r、电流I、电阻R的关系可写为E=______________。
(2)3、图2.6-3中电源E、内电阻r、路端电压U、电阻R的关系可写为E=______________。
(3)【实验器材】电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、直尺实验步骤操作规范一.连接实验电路1.将电流表、电压表机械调零2.布列实验器材,接图连接实验电路图2.6-1 1.若表针不在零位,用螺丝刀旋动机械调零螺钉,使其正对2.⑴实验器材应放置在合适的位置,应使电键、滑动变阻器便于操作;电表刻度盘应正对实验者⑵电键接入电路前,处于断开位置;闭合电键前,滑动变阻器阻值置于最大;导线连接无“丁”字形接线⑶电流表量程0.6A,电压表量程3V二.读取I、U数据1.调节滑动变阻器的阻值,闭合电键,读取一组电流表和电压表的读数2.改变滑动变阻器的阻值,闭合电键,读取电流表和电压表读数,共测5-10组 1.⑴滑动变阻器的阻值由大到小变化,使电路中电流从小到大平稳地改变,适时地读取I、U 读数⑵电流表和电压表读数正确,有估读⑶必要时要及时改变电表量程2.每次实验后,都要及时断开电源三.拆除电路,仪器复原E r S【数据记录】1 2 3 4 5 6U/I/【作图U-I】【注意事项】1.使用内阻大些(用过一段时间)的干电池,在实验中不要将I调得过大,每次读完U、I 读数立即断电,以免于电池在大电流放电时极化现象过重,E、r明显变化.2.在画U-I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,而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差.3.如果下部大面积空间得不到利用,为此可使坐标不从零开始,有时也可以把坐标的比例放大,可使结果的误差减小些.此时图线与横轴交点不表示短路电流.4.计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用r=|ΔU/ΔI|计算出电池的内阻r.。
测电池电动势和内阻实验报告(共12页)
测电池电动势和内阻实验报告篇一:《实验:测定电池的电动势和内阻》示范教案2.9实验:测定电池的电动势和内阻教学目标一、知识与技能1、理解闭合电路欧姆定律内容2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理,体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。
3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。
4、使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法,并通过设计电路和选择仪器,开阔思路,激发兴趣。
二、过程与方法1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。
2、学会利用图线处理数据的方法。
三、情感态度与价值观使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能,具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神,培养学生观察能力、思维能力和操作能力,提高学生对物理学习的动机和兴趣。
教学重点利用图线处理数据教学难点如何利用图线得到结论以及实验误差的分析教学工具电池,电压表,电流表,滑线变阻器,开关,导线教学方法实验法,讲解法教学过程(一)引入新课回顾上节所学内容,引入新内容教师:上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律,那么此定律文字怎么述?公式怎么写?学生:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比,这就是闭合电路的欧姆定律。
提出问题:现在有一个干电池,要想测出其电动势和内电阻,你需要什么仪器,采用什么样的电路图,原理是什么?学生讨论后,得到的大致答案为:由前面的闭合电路欧姆定律I=E/(r+R)可知E=I(R+r),或E=U+Ir,只需测出几组相应的数值便可得到,可以采用以下的电路图:这几种方法均可测量,今天我们这节课选择用(二)主要教学过程1.实验原理:闭合电路欧姆定律E=U+Ir2.实验器材:学生回答:测路端电压;测干路电流,即过电源的电流。
需测量的是一节干电池,测量的这一种。
电动势约为1.5V,内电阻大约为零点几欧。
电流表、电压表及滑动变阻器的规格要根据实验的具体需要来确定,看看我们用到的电路图里面、各需测的是什么?接在外面,原则上也是可以的,那么我们在做实验时提出问题:选用电路图时,还可将是否两个都可以,还是哪一个更好?为什么?学生回答:两种方式测量都会带来误差。
测定电池电动势和内阻的六种方法.
测定电池电动势和内阻的六种方法一.利用电压表和电流表测定电池电动势和内阻(伏安法)实验原理:由闭合电路欧姆定律E=U+Ir ,设计如图1所示的电路,改变滑动变阻器R的阻值,测几组不同的I、U值,获得实验数据。
数据处理:可以联立方程组,利用公式法和平均值法求出电池电动势和内阻。
也可以画出U-I关系图象,如图2所示,据E=U+Ir的变形得:U=-rI+E。
由图象可得,图线纵截距为电源的电动势E、斜率的绝对值为电源的内阻r,图线横截距为短路电流IE短=r。
例1.在“测定电池电动势和内阻”的实验中,(1)第一组同学利用如图3实验电路进行测量,电压表应选择量程(填“3V”或“15V”),实验后得到了如图4所示的U-I图象,则电池内阻为Ω.(2)第二组同学也利用图3的电路连接测量另一节干电池,初始时滑片P在最右端,但由于滑动变阻器某处发生断路,合上电键后发现滑片P向左滑动一段距离x后电流表才有读数,于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系图,如图5所示,则根据图象可知,电池的电动势为 V,内阻为Ω.解析:(1)当用图3的实验装置进行测量时,由于一节干电池的电动势为1.5V,所以电压表量程应选3V;从图4中的U-I图象可知,图线的斜率表示干电池的内阻,即为r=∆U1.∆I=45-1.000.30Ω=1.5Ω.(2)由图5可知当电路中电流表的示数为零时,电压表示数为1.5V,即干电池的电动势为1.5V;当路端电压为1.35V时,电路中电流为0.15A,则电池内阻为r=U内-1.35I=1.50.15Ω=1Ω.点评:本题考查了利用伏安法测电池电动势和内阻实验原理和图象法、公式法处理实验数据,还考查了学生利用图象分析实验现象和处理数据的能力。
解本题的关键是识别并利用图象,明确图象所反映的物理意义。
二.利用电压表和电阻箱测定电池电动势和内阻(伏阻法)实验原理:由闭合电路欧姆定律E=U+Ir=U+URr,设计如图9所示电路,改变电阻箱R的阻值,测得几组不同的R、U值,获得实验数据。
实验报告测定电池的电动势和内阻
实验报告测定电池的电动势和内阻实验一:测定电池的电动势实验目的:1.掌握测量电动势的方法。
2.了解不同电池的电动势。
实验器材:1.电池(不同种类)。
2.伏特表。
3.导线。
实验步骤:1.准备电池和伏特表以及适当的导线。
2.将电池的正负极分别与伏特表的正负极连接。
3.打开伏特表,记录下电池的电动势。
实验结果:通过测量,我们得到了不同电池的电动势如下:1.电池A:1.5V2.电池B:1.2V3.电池C:1.3V实验二:测定电池的内阻1.了解测量电池内阻的方法。
2.掌握内阻的计算步骤。
实验器材:1.电源(直流电源)。
2.可变电阻箱。
3.万用表。
4.导线。
实验步骤:1.按照电路图连接电源、可变电阻箱、万用表和电池。
2.打开电源,将可变电阻值设为最小。
3.读取电池端电压和电源端电压。
4.逐渐增大可变电阻的阻值,重新读取电池端和电源端电压。
5.根据电路中的电阻和电压值计算电池的内阻。
实验结果:通过测量,我们得到了电池的内阻如下:1.电池A:0.5Ω2.电池B:0.8Ω3.电池C:1.2Ω通过实验测定,我们得到了不同电池的电动势和内阻。
我们发现不同电池的电动势有所不同,这是由于不同电池的化学反应和材料特性造成的。
同时,我们还发现电池的内阻也有所不同,这是由于不同电池内部结构和电解液阻抗的差异导致的。
实验结论:通过本次实验,我们成功测定了不同电池的电动势和内阻。
电动势是电池在没有负载情况下提供的电压,而内阻则是电池提供电流时的阻抗。
这些参数的测定有助于了解电池的性能和适用范围,并为电池的选用和应用提供参考依据。
实验测定电源的电动势和内电阻(学案)
实验:测定电池的电动势和内电阻
长兴三中杨云华
【提出问题】:现在有一个干电池,要想测出其电动势和内电阻,你需要什么仪器,采用什么样的电路图,原理是什么?
【实验原理】:
方法一:用电压表、电流表和滑动变阻器----- 法。
方法二:用电流表和电阻箱-----安阻法
方法三: -----伏阻法
※本节课你认为我们应选择方法完成测量。
为什么?
【实验电路】
问题提出:实验中的电路有下图甲、乙两种,若电表都是理想的,采用任何一种都一样。
但一般来说,电表不能看作理想的,在考虑电表电阻的情况下,采用哪种电路合理呢?
结论:
【实物连线】
在右图所示的实物图中完成连线。
【数据处理】
方法一:多次测量取平均值。
方法二:
练习题:
1、在测定电源电动势和内电阻实验中得到了右图所示的U-I图象,由
图可知:电源电动势为 V,内电阻为Ω。
2、如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,下列判断正确的是:
A.电动势E1=E2,发生短路时的电流I1>I2
B.电动势E1=E2,内阻r1>r2
C.电动势E1>E2,内阻r1<r2
D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化大
3、在测定电源电动势和内电阻实验中得到了下表所示的数据,请在下图中画出此电。
选修3-1 实验测定电池的电动势和内阻
(2)建立U-I坐标系,并将所得数据描点,连线作出电池的U-I图
线如图所示
图线的斜率大小为 k | U | | 1.33-0.4 | 0.75 ,故电池内阻为 r=0.75 Ω。
I 1.24
U (3)由I= 可得,电流表内阻为 R RA U 0.62 R A -R -0.4 0.22 。 I 1.00
实验 测定电池的电动势和内阻
【实验目的】 1.测定电池的电动势和内阻。 2.掌握用图像法求电动势和内阻。 【实验原理】 1.实验依据闭合电路欧姆定律。 2.实验电路:如图 3.E和r的求解:由U=E-Ir 4.作图法处理数据,如图所示 (1)图线与纵轴交点为E。 (2) 图线的斜率绝对值表示r。
I1U 2 I 2 U1 E I1 I 2 U1 E I1r 得: , 解得: U E I r 2 2 r U 2 U1 I1 I 2
(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,
答案:(1)U=E-Ir (2)如图
(3)不变
增大
0.975
478
0.268
6.(2012·福建高考)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动 势E 。
(1)先直接用多用电表测定该电池电动势。在操作无误的情况
下,多用电表表盘示数如图,其示数为 V。
(2)然后,用电压表
、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干
方法二:用图像法处理数据 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(I,U)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,
实验报告:测电源电动势和内阻
物理实验报告单年级: 姓名: 实验时间: 实验名称测电源电动势和内阻实验目的测定电池的电动势和内阻实验原理伏安法:E=U+Ir根据闭合电路欧姆定律,闭合电路中的电流I与电源电动势E、外电压以及电源内阻r的关系为E = U + I r电源的电动势E及内阻r是固定的,当外电阻R增大时,电路中的电流减小,内电路上的电压减小,端电压增大。
因此我们可以通过改变外电阻R,得到两组端电压U1、U2及电路中的电流I1、I2,并可列出两个方程:⎩⎨⎧+=+=rIUEIUE2211r解此二元一次方程组,就可得到电源的电动势E及内阻r实验器材干电池一节、安培表、伏特表、滑动变阻器(最大阻值10~20Ω)、开关一个、导线若干实验步骤(1)按照如图所示实验电路进行连接;(2)接通电路,将滑动变阻器调节到一个适当的值,测出端电压和电路中的电流,将数据填到实验表格中;(3)改变外电阻的值,再测出一组端电压和电流的值,将数据填到教材中的实验表格中;(4)重复上面步骤(2)和(3),得到6组数据。
数据采集1 2 3 4 5 6 电压U电流I数据处理(1)计算法求E、r:要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,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.rIuEr IuE2211+=+=211221I-IuI-uIE=2112I-Iu-ur=(2)作图法纵轴U表示路端电压,横轴表示闭合电路中的电流,由E=U+Ir 得;U=E-Ir ,U与I是一次函数,是一条倾斜的直线。
①图线与纵轴交点为电动势E②图线与横轴的交点为短路电流③图线的斜率表示内电阻r=⎪⎪⎪⎪ΔUΔI误差分析本实验的误差分析对于(甲)电路,U值正确,I值偏小,I真=I测+Iv,Iv=U/Rv,U趋于零时,Iv也趋于零,关系图线见(甲)图。
由图可知E测<E真、r测<r真,对于图(乙)电路,由图可知:E测=E真,r测>r真(内阻测量误差非常大)。
实验14:测定电动车电池的电动势和内电阻
实验14:测定电动车电池的电动势和内
电阻
实验背景:
电动车电池是电动车的重要组成部分,了解其电动势和内电阻情况对于车辆的性能和续航有很大的帮助。
本实验旨在通过测量电动车电池的电动势和内电阻,了解电动车电池的性能情况。
实验步骤:
1.使用万用表测量电动车电池的开路电动势,记录下来。
2.连接一个已知电阻的电路并测量电动车电池在这个电路中的电流,记录下来。
3.通过欧姆定律计算出电动车电池在这个电路中的内电阻。
4.根据所得数据计算出电动车电池的电动势和内电阻。
实验数据处理:
1.根据万用表测量出的开路电动势和所使用的电路计算出电动车电池的电动势。
2.根据欧姆定律计算电动车电池在电路中的内电阻。
实验注意事项:
1.电路连接要牢固可靠,避免接触不良。
2.测量数据时要注意精度,尽量减少误差。
实验结论:
本实验通过测量电动车电池的电动势和内电阻,了解了电动车电池的性能情况。
进行实验时要注意实验操作的细节,尽量减少误差。
实验结论对于电动车的性能和续航有很大的帮助。
2.10 实验:测定电池的电动势和内阻
A
R
R
V
E,r K E,r K
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其他实验方案的分析
公式法:
E I 1 R1 I 1 r E I 2 R2 I 2 r
I1 R1 I 2 R2 解得:r I I 2 1
E I1 I 2 ( R1 R2 ) I 2 I1
E,r
A
R
K
图像法:由 E=IR+Ir 得:
I短
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E I短 r
U rk I
注意事项
(1)电池的选择: 为使实验中U随I的变化明显,应选用内阻较大 的电池,可以用旧些的干电池,但过旧的电池虽然 内阻大,但电动势不稳定,也不宜使用. (2)防止电池极化: 电路中的电流较大时电池极化现象比较严重, 会导致电动势明显下降和内阻明显增大. 因此通电 时间越短越好,读完数据立即切断电源,要特别 注意测量时绝不允许负载短路
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(3)作U-I图象时的注意点:
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. 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)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.
U1 U2 r真 RA I2 I1
解得: E I 2U 1 I 1U 2 真
( I2 I1 )
Page 16他实验方案的分析
测定电池电动势还有另外两种方法:用电阻箱及一 只电表(电压表或电流表),试画出测量的电路图,以及需 要测定的实验数据,写出计算电动势及内阻的表达式。
第6讲 实验测定电池的电动势和内阻
解析:根据闭合电路欧姆定律有E=I(R+r),得R=
-r,若作出R—I图象,图
线为曲线,无法根据图线的截距和斜率求出电源电动势E和电源内阻r.若作出R— 1/I图象,则图线为直线,图线斜率等于电源的电动势,与R轴截距的绝对值为r.
若考虑电流表内阻,则E=I(R+RA+r),所以E测=E真,r测>r真.
④0.065(0.060~0.070)
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(选用已使用过一段时间的干电池); 2.在实验中不要将I调得过大,每次读完U和I的数据后应立 即断开电源,以免干电池在大电流放电时老化现象严重, 使得E和r明显变化. 3.测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组 求解时,类似于逐差法,要将测出的I、U数据中,第1和
第4组为一组,第2和第5组为一组,第3和第6组为一组,
点,取坐标原点为O,用直线连结OA,如图所示,则OA的斜率代表该电路外电 阻R外=R0+R,为一定值.直线OA交图线b于B点,B点坐标为(0.68 V,96×10-6 A),则实验二中外电路消耗的电功率为P=UI=0.065 mW.
答案:①如图所示 ② ③不是 0.295(0.293~0.297) 2.67(2.64~2.68)
②为使测量尽可能精确,用笔画线代替导线将如图 7-6-5所 示的实物图连接成实验电路(已连接了部分线),要求变阻器
的滑动触头滑至最右端时,其使用电阻值最大.
(2)实验步骤:
①按实验要求连接好电路.闭合开关前把变阻器的滑动触头滑至
右 端,使接入电路的阻值最大; ______ 电流表 的指针有明显偏转, ②闭合开关,调节滑动变阻器,使________ 电压表 的示数.用同样方法测量多组数据; 电流表 和________ 读取________
实验:测定电池的电动势和内阻
实验:测定电池的电动势和内阻一、实验原理和方法图11.伏安法:由E =U +Ir 知,只要测出U 、I 的两组数据,就可以列出两个关于E 、r 的方程,从而解出E 、r ,用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表,电路图如图1所示。
2.安阻法:由E =IR +Ir 可知,只要能得到I 、R 的两组数据,列出关于E 、r 的两个方程,就能解出E 、r ,用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图2所示。
图23.伏阻法:由E =U +UR r 知,如果能得到U 、R 的两组数据,列出关于E 、r 的两个方程,就能解出E 、r ,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图3所示。
图3二、实验步骤(以伏安法为例)1.电流表用0~0.6 A 量程,电压表用0~3 V 量程,按实验原理图(如图1)连接好电路。
2.把滑动变阻器的滑片移到最左端,使其阻值最大。
3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I 1、U 1)。
用同样的方法测量几组I 、U 值。
4.断开开关,整理好器材。
5.处理数据,用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻。
三、实验数据的处理1.计算法:由E =U 1+I 1r ,E =U 2+I 2r 可解得 E =I 1U 2-I 2U 1I 1-I 2,r =U 2-U 1I 1-I 2。
可以利用U 、I 的值多求几组E 、r 的值,算出它们的平均值。
2.作图法(1)本实验中,为了减少实验误差,一般用图象法处理实验数据,即根据多次测出的U 、I 值,作U -I 图象。
(2)将图线两侧延长,纵轴截距点意味着断路情况,它的数值就是电池电动势E 。
(3)横轴截距点(路端电压U =0)意味着短路情况,它的数值就是短路电流I 短=E r 。
(4)图线斜率的绝对值等于电池的内阻r ,即r =|ΔU ΔI |=EI 短,如图4所示。
图4四、注意事项1.为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表。
测量电池的电动势和内阻
测量电池的电动势和内阻一 实验原理1、实验电路如图所示,根据闭合电路欧姆定律:E=U+Ir本实验电路中电压表的示数是准确的,电流表的示数比通过电源的实际电流小,所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的.为了减小这个系统误差, 电阻R 的取值应该小一些,所选用的电压表的内阻应该大一些.说明:如果能测出U 和I 的两组数据,就可以列出连个关于U 和r 的方程,于是能够从中解出E 和r 。
因此,用电压表,电流表加上一个可以改变的电阻,就能测定电源的的电动势和内阻。
为了减小偶然误差,要多做...几次实验....,多取几组数据,然后利用U —I 图象处理实验数据:将点描好后,用直尺画一条直线,使尽量多的点在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等。
这条直线代表的U-I 关系的误差是很小的.①它在U 轴上的截距就是电动势E (对应的I =0)②它的斜率的绝对值就是内阻r 。
(特别要注意:有时纵坐标的起始点不是0,求内阻的一般式应该是r =|ΔU /ΔI |)。
为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用使用过一段时间的1号电池)2、如右图, E=IR+Ir如果能得到I 和R 的两组数据,也可以得到关于E 和r 的两个方程,于是能够从中解出E 和r.这样,用电流表、电阻箱也可以测定电源的电动势和内阻.3、如图:E=U+(U/R)×r如果能得到U和R 的两组数据,也可以得到关于E 和r 的两个方程,于是能够从中解出E 和r.这样,用电流表、电阻箱也可以测定电源的电动势和内阻。
补充:用伏安法测电池的电动势和内阻的误差分析1、等效法:因为公式Ir U E +=中U 的物理意义是电源两端的路端电压,I 是通过电源电流,因此如图1所示电路,可等效为电压表与电源并联,当外电路断开时,电源与电压表串联,则rR RE IR E +==',比真实值偏小,r R Rrr +=',比真实值偏小。
4实验-测定电源的电动势和内阻
4 实验-测定电源的电动势和内阻,(用电流表和电压表测)[实验目的]:测定电池的电动势和内电阻。
[实验原理]如图1所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组、r值,最后分别算出它们的平均值。
此外,还可以用作图法来处理数据。
即在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。
[实验器材]待测电池,电压表(0-3V),电流表(0-0.6A),滑动变阻器(10Ω),电键,导线。
[实验步骤]1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按电路图连接好电路。
2.把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。
3.闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I1、U1),用同样方法测量几组I、U的值。
4.打开电键,整理好器材。
5.处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。
[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,可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2.干电池在大电流放电时,电动势会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电不宜超过0.3A,短时间放电不宜超过0.5A。
因此,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。
3.要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,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、r值再平均。
4.在画U-I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不予考虑。
这样,就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高精确度。
5.干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画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。
测电源电动势和内电阻实验报告
实验名称:测定电源电动势和内阻学生姓名: 小组成员: [实验目的]掌握测定电池电动势和内阻的方法,学会用图象法处理数据. [实验原理]当滑动变阻器的阻值改变时,电路中路端电压和电流也随之改变.根据闭合电路欧姆定律,可得方程组:rr 2211I U E I U E +=+=.由此方程组可求出电源的电动势和内阻211221I I U I U I E --=,2112I I U U r --=.[实验电路][实验器材]被测电池(干电池), , , ,开关、导线等. [实验步骤]1. 确定电流表、电压表的量程.按电路图把器材连接好.2. 将滑动变阻器的阻值调至最大.3. 闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录电流表和电压表的示数.4. 用与步骤3同样的方法测量并记录6-8组U 、I 值.5. 断开开关,整理好器材.6. 根据测得的数据利用方程求出几组E 、r 值,最后算出它们的平均值.7. 根据测得的数据利用U-I 图象求得E 、r. [实验数据记录](含图表) 1.实验数据[数据处理]2.用方程组求解E 、r3.用图象法求出E 、r (画在右面坐标纸中)由图象可求出E=________V ,r=________Ω[误差分析](请自己填写)[结论]该电池的电动势E= V ,内阻r= Ω.[注意事项]1. 应当选择比较旧的干电池2. 注意合理选用电压表、电流表和滑动变阻器.3. 干电池在大电池放电时极化现象很严重,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0.3A ,短时间放电不宜超过0.5A.因此,实验中不要将I 调得过大,读电表要快,每次读完立即断电.4. 要测出不少于6组I 、U 数据,且变化范围要大些.5. 在画U-I 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不予考虑.6. 在画U-I 图线时,纵轴U 的刻度可不从零开始,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).。
实验测定电池的电动势和内阻教案
实验测定电池的电动势和内阻教案电池的电动势和内阻是电池性能的两个重要参数,测定电池的电动势和内阻可以帮助我们了解电池的工作状态和性能表现。
本文档将详细介绍如何进行实验来测定电池的电动势和内阻。
一、实验目的:1. 了解电池的电动势和内阻的概念和意义;2. 学会使用电压表和电流表进行电池测量;3. 掌握实验测定电池电动势和内阻的方法和操作步骤;4. 分析实验结果,探讨电池性能。
二、实验器材:1. 电池:至少两个不同型号的电池;2. 电阻:一个可变电阻(电阻箱);3. 铜导线:用于连接电池和电阻箱;4. 开关:用于控制电路开关;5. 电流表:用于测量电流;6. 电压表:用于测量电势差。
三、实验原理:1. 电动势:电动势是指电池在不断消耗化学能的过程中,将化学能转化为电能的能力。
电池的电动势可以通过测量电池的开路电压来确定。
2. 内阻:电池内部存在着电阻,称为电池的内阻。
当电池输出电流时,内阻会引起电池端电压的降低。
通过测量电池在负载时的电压和电流,可以计算得到电池的内阻值。
四、实验步骤:1. 准备工作:a. 将电池、电阻箱、开关、电流表、电压表等实验器材摆放整齐并连接好;b. 将电流表连接在电池的正负极之间,用铜导线连接;c. 将电阻箱的一个端子连接在电池的负极上,另一个端子连接在电流表的正极上;d. 用铜导线将电压表的两个接线端连接在电池的正、负极上;e. 确保实验电路连接准确无误。
2. 测量电池的电动势:a. 打开开关,记录电压表的读数,这个读数即为电池的开路电压;b. 将其他电池依次进行同样的测量,记录每个电池的开路电压。
3. 测量电池的内阻:a. 将可变电阻调整为最大阻值;b. 打开开关,记录电压表的读数和电流表的读数;c. 缓慢减小电阻箱的阻值,连续记录每个阻值下的电压表和电流表的读数,直至电阻最小;d. 根据测得的电压和电流数据,可以使用欧姆定律计算得到电池的内阻值。
五、实验记录和数据处理:1. 记录实验结果表格,包含电池的型号、电动势和内阻的数值;2. 通过数据处理,绘制电动势和内阻的折线图,以便于分析和比较不同电池的性能差异;3. 根据实验结果,可以进行合理的讨论和总结。
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实验:测定电池的电动势和内电阻 编稿:张金虎 审稿:代洪【学习目标】1.知道测量电源电动势和内阻的实验原理,进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。
2.经历实验过程,掌握实验方法,学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。
3.尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析,了解测量中减小误差的方法。
4.培养仔细观察,真实记录实验数据等的良好的实验习惯和实事求是的品质。
【要点梳理】 要点一、 实验原理测定电池的电动势和内阻的基本原理是闭合电路的欧姆定律,但是根据不同的实验器材和闭合电路的欧姆定律的不同表达式,采用的方法是不同的,常用的有以下三种. 1.伏安法测E 和r (1)实验电路如图所示.(2)实验原理根据闭合电路欧姆定律:E U Ir =+,改变外电路电阻R ,用电流表和电压表测出两组总电流,12I I 、和路端电压12U U 、,即可得到两个欧姆定律方程:11E U I r =+和22E U I r=+,解此方程组可得电源的电动势为122112EI I=-,电源的内阻为2112U UrI I-=-.本实验是用电压表和电流表同时测电压和电流,所以称为“伏安法”,但这里的被测对象是电源.2.电流表和电阻箱法测E和r(1)实验电路如图所示.(2)实验原理:改变电阻箱的阻值,记录R和I,应用1122()()E I R rE I R r=+⎧⎨=+⎩,求出E和r.3.电压表和电阻箱法测E和r(1)实验电路如图所示.(2)实验原理:改变电阻箱的阻值,记录R和U,应用111222E U rRUE U rR=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩,求出E和r。
要点二、实验方法1.按照电路图(伏安法)选择所需的实验器材,并确定电流表、电压表的量程,把器材连接好,如图所示,注意应使开关处于断开状态,且使滑动变阻器的滑动片移到阻值最大的一端(图中是最右端).2.闭合开关,改变滑片的位置,读出电压表的读数U和电流表的读数,并填入事先绘制好的表格.3.多次改变滑片的位置,读出对应的多组数据,并一一填入下表中.实验序号123456AI/1I2I3I4I5I6IVU/1U2U3U4U5U6U4.断开开关,整理好器材.5.数据处理:用原理中的方法计算或从U I-,图中找出电动势和内电阻.要点诠释:(1)上述实验的方法是以伏安法为例的,这个方法的特点是简单明了,而且便于通过作图处理数据,缺点是要同时使用两个电表来测量电流和电压. (2)本实验应使用内阻较大的旧电池.(3)实验中滑动变阻器阻值不要太大,每次读完U 或I 值后立即断开开关.要点三、 数据处理1.平均数值:运用解方程E U Ir =+,求解电动势和内电阻.为了减小实验误差,应该利用U I 、值多求几组电动势和内电阻的值,算出它们的平均值,即12nE E E E n+++=,12nr r r r n+++=. 2.图象法:据E U Ir =+,可得U E Ir =-.即对于E r 、一定的电源,根据测量的U I 、值描绘出一条U I -图线,如图所示,它是一条斜向下的直线,这条直线与纵轴的交点表示电动势E ,与横轴,的交点表示短路电流0I ,图线的斜率的绝对值表示内阻r .要点诠释:(1)物理实验中通过作图得到实验结果的方法叫图象法,它是一种应用很广泛的处理实验数据的方法.它不但能减小测量结果的误差,而是具有更简便、更直观的特点. (2)尽量多测几组U I 、数据(一般不少于6组),且数据变化范围要大些.(3)作U I -图象时,让尽可能多的点落在直线上,不落在直线上的点应均匀分布在直线两侧.要点四、误差分析1.偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U I -图象时描点不很准确.2.系统误差:来源于电压表的分流.由于电压表的分流作用,使电流表示数I 小于电池的输出电流I 真,导致电源电动势和内阻的测量值E 测和r 测都比真值E 真和r 真小.具体分析可采用以下几种方法: (1)理论分析法对于测量电路,由闭合电路的欧姆定律得11E U I r =+测测,22E U I r =+测测,解得:211221I U I U E I I -=-测,1221U U r I I -=-测.若考虑电压表的分流作用,方程修正为:111()V U E U I r R =++真真, 222()VU E U I r R =++真真. 解得21121221()VI U I U E U U I I R -=---真,121221()VU U r U U I I R -=---真.比较得E E真<测,r r真<测.(2)图象修正法由于电压表分流VI,使电流表示数I小于电池的输出电流I真.VI I I=+真,而VVUIR=,U越大,VI越大.它们的关系如图所示.实测的图线为AB,经过修正后的图线为'A B,可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上截距都小于'A B,即实测的E和r都小于真实值.(3)等效电源法若把图中的R和电流表看成外电路,则电压表可看成内电路的一部分,故实际测出的是电池和电压表整体等效的r和E因电压表和电池并联,故等效内阻VVR rrR r=+真真小于电池内阻r真.外电路断开时,电压表与电源构成闭合回路,此时ab两点间的电压abU即为等效电动势VVRE ER r=+真,小于电池电动势E真.3.伏安法测E r 、还可接成如图所示电路.该测量电路存在的系统误差是因为电流表的分压作用导致的.因为A A U U U U IR =+=+真测测',A R 为电流表的内阻,这样在U I -图线上对应每一个I 应加上一修正值·A U I R ∆=,由于A R 很小,所以在I 很小时,U ∆趋于零,I 增大,U ∆也增大,理论与测量值的差异如图所示.由图可知:E E =真测,r r 真>测(内阻测量误差非常大).另外两种误差的分析方法请自行分析.要点诠释:一般电源的内阻都较小,与电流表的内阻相差不大,而电压表的内阻远大于电源内阻,也远大于测量电路中的外电阻,所以为减小误差,我们采用如图甲所示的电路.而不采用如图乙所示的电路进行测量.要点五、 注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内电阻宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池).2.干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,内电阻r 会明显增大,故长时间放电时电流不宜超过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,每次读完立即断电.3.合理地选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差.测一节或二节干电池的电动势和内电阻时,电压表一般选取03 V ~量程,电流表一般选取00.6 A ~量程.4.要测出不少于6组I U 、数据,且变化范围要大些.用方程组求解时,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、再取平均值.5.在画U I 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舍去不予考虑.这样,就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高测量精度.5.干电池内阻较小时U的变化较小,坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况,下面大面积空间得不到利用,为此可使坐标不从零开始,如图乙所示,把坐标的比例放大,可使结果的误差减小些.此时图线与横轴交点不表示短路电流,计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用UrI∆=∆计算出电池的内阻r.要点六、测定电源电动势和内电阻的其他方法主要仪器原理电路图误差来源测量结果电压表变阻箱111222UE U rRUE U rR⎧=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩电压表分流电动势和内阻均偏小电流表变阻箱111222E I R I rE I R I r=+⎧⎨=+⎩电流电分压电动势无偏差,内阻偏大一只电压表(粗测)VVERUR r=+(,)RV r U E≈电压表内阻并非∞或电池有内阻电动势偏小,不能测内阻两只电压表11211''VVUE U U rRUE U rR⎧=++⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩无电动势无误差,不能测内阻要点七、实验仪器的选择本实验的系统误差来源于未计电压表的分流.为减小误差,需要减小电压表的分流.减小电压表分流的方法有两方面:一是选择阻值范围小的滑动变阻器,二是在满足量程要求的前提下选取内阻较大的电压表.由于选用了阻值范围小的滑动变阻器,所以电路中电流较大,因而,还需要滑动变阻器的额定电流较大.综上所述,本实验中滑动变阻器的选择原则是:阻值范围较小而额定电流较大;电压表的选择原则是:在满足量程要求的前提下选取内阻较大的;电流表的选择需根据电源电动势和选用的滑动变阻器来确定.要点诠释:(1)选取电压表、电流表时不要认为量程越大越好。
应使指针偏转大一些,以减小读数时的相对误差.(2)滑动变阻器的选取以调节方便为原则,既需考虑最大阻值,又要看额定电流是否符合要求.要点八、实验步骤1、电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按图连接好电路。
2、把变阻器的滑动片移动到一端使阻值最大。
、)。
用同样方3、闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I U法测量几组值。
4、打开电键,整理好器材。
5、处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。
【典型例题】类型一、对实验原理的理解及实验设计例1.利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为:干电池,电动势约1.5 V,符号;电压表,量程1 V,内阻998.3Ω,符号;电流表,量程1 A,符号;滑动变阻器,最大阻值10 ,符号;电阻箱,最大阻值99999.9Ω,符号;单刀单掷开关1个,符号;导线若干.(1)设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在下面的虚线框内.要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负.(2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的________倍,电阻箱的阻值应为________Ω.【答案】(1)如图所示(2)2 998.3【解析】(1)因电源电动势约为1.5 V,而电压表量程为1 V。
故电压表需串联电阻箱扩大量程;因电源内阻一般较小,为减小实验误差,电路采用电压表扩大量程后直接接在电源两端,即电流表外接法,电路图见答案.(2)因电源电动势约为1.5 V,故电压表量程扩大为原量程的2倍,即量程为2 V为宜.设电压表串联电阻为R,则'21998.31998.3VU URUR--==Ω=Ω。
【总结升华】(1)测定电源电动势和内阻实验的原理和依据是闭合电路欧姆定律的实际应用,因此熟练掌握闭合电路欧姆定律是理解该实验的基础.(2)本题是同学们熟悉的伏安法测电源电动势和内电阻的实验.同学们在设计电路时不仅要考虑电流表的内外接法,更应注意因电压表量程较小,应先改装扩大量程后方能使用.题目设计巧妙、思维全面、能力要求较高.举一反三:【变式】有两只电压表和,量程已知,电阻未知.另有一干电池,它的内阻不能忽略,但不知等于多少,其电动势数值不超出电压表的量程,干电池不许拆开.现给你上述两只电压表、一个开关S和若干导线,请设计一个测量上述干电池电动势E的实验方案.(1)画出测量电路图.(2)实验中应测定的物理量是________.(3)以测得的物理量为已知量,导出计算干电池电动势的公式E=________.【答案】(1)见解析(2)112U U U,,''(3)1211''U UEU U=-【解析】(1)电路图如图所示.(2)S闭合时,示数为U1,S断开时,、示数分别为1U'和2U'。