(课用)测量电源的电动势和内阻的几种方法

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多种测电源电动势和内阻的方法

多种测电源电动势和内阻的方法

多种测电源电动势与内阻的方法上海市崇明中学 吴士玉 地址:崇明县鼓浪屿路801号 邮编:202150测电源电动势和内阻的方法有很多种,教材上就介绍了伏安法、电流表法、电压表法三种,实际上还有其他的一些方法,本文逐一例举,希望可以开阔同学们的眼界。

一、电压表法测量工具只使用一个电压表来达到把电源电动势和内阻测量出来的方法。

方案有两个,方案一如图1所示,当K 1闭合,K 2断开时,此时电压表测量的是电源的电动势U 1=E ,当K 1闭合,K 2闭合时,电压表测的是端压U 2,结合闭合电路的欧姆定律可知r RU U E 22+=,把U 1=E 带入此方程即可把电源内阻给测出来。

方案二如图2所示,改变变阻箱R 的阻值,测量两组电阻R 和电压U 的数据,据闭合电路的欧姆定律列方程r R U U E 111+=(1);r R U U E 222+=(2),解(1)、(2)两式所组成的方程组即可得解。

二、电流表法此法只使用一只电流表作为测量工具,实验方案如图3所示。

改变变阻箱R 的阻值,测量至少两组R 、I 数据,据闭合电路的欧姆定律可得()r R I E +=11(1), ()r R I E +=22(2),解(1)、(2)两式所组成的方程组即可得解。

三、伏安法伏安法测电源电动势和内阻的方法比较普遍,也是比较常用的一种方法。

实验原理图如图4所示,改变变阻箱R 的阻值,测量至少两组U 、I 数据,结合闭合电路的欧姆定律可列()r R I U E ++=111(1);()r R I U E ++=222(2),解(1)、(2)两式所组成的方程组即可得解。

四、双电压表法此法须借助两个电压表,实验原理图如图5所示,其中电压表○V1的电阻R 1已知。

测量方法是当开关K 与1接触时,电压表○V1的读数为U 0;当开关K 与2接触时,电压表○V1、○V2的读数分别为U 1、U 2,由欧姆定律,即有r R U E U 100-=(1),r R U E U U 1121-=+(2),解(1)、(2)两式所组成的方程组即可得解。

测电源电动势和内阻的六种方法

测电源电动势和内阻的六种方法

测电源电动势和内阻的六种方法实验是物理学习中的重要手段,虽然高考是以笔试的形式出现的,但却力图通过考查设计性的实验来鉴别考生独立解决新问题的能力。

因此,在平时的学习中要充分挖掘出物理教材中实验的探索性因素,不断拓宽探索性实验设置的新路子,努力将已掌握的知识和规律创造性的运用到新的实验情景中去。

笔者结合习题简略介绍几种测量电源电动势和内阻的方法。

一、用一只电压表和一只电流表测量例1 测量电源的电动势E 及内阻r (E 约为V 5.4,r 约为Ω5.1)。

器材:量程为V 3的理想电压表V ,量程为A 5.0的电流表A (具有一定内阻),固定电阻Ω=4R ,滑动变阻器'R ,开关k ,导线若干。

(1)画出实验电路原理图,图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。

(2)实验中,当电流表读数为1I 时,电压表读数为1U ;当电流表读数为2I 时,电压表读数为2U ,则可以求出E =___________,r =___________。

(用1I 、2I 、1U 、2U 及R 表示)解析:由闭合电路欧姆定律Ir U E +=可知,只要能测出两组路端电压和电流即可,由r I U E 11+=,r I U E 22+=可得:121221I I I U I U E --= (1) 1221I I U U r --= (2) 我们可以用电压表测电压,电流表测电流,但需注意的是题给电压表的量程只有V 3,而路端电压的最小值约为V V Ir E U 75.3)5.15.05.4(=⨯-=-=,显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。

依题给器材,可以利用固定电阻R 分压(即可以把它和电源本身的内阻r 共同作为电源的等效内阻“r R +”),这样此电源的“路端电压”的最小值约为V V V r R I E U 375.1)5.55.05.4()(<=⨯-=+-=,就可直接用电压表测“路端电压”了,设计实验电路原理图如图1所示。

关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析

关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析

关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析电源电动势和内阻是电源的两个重要参数,测量它们的准确性对于电源的性能评估和电路设计非常重要。

本文将介绍几种测量电源电动势和内阻的常用方法,并对其可能存在的误差进行分析。

一、电源电动势的测量方法1.直接测量法:直接连接一个高阻抗的电压表或电势计来测量电源的电动势。

这种方法简单直接,但在实际应用中存在一些误差。

首先,电源内部可能存在一些电流泄漏,这会导致测量值偏小。

其次,电表的内阻会影响电路的等效电路,如果电表内阻比电源的内阻大,则会导致电源电动势的测量值偏大。

另外,直接测量法还需要保证测量电阻的阻值尽可能大,以减小测量误差。

2.伏安法测量法:通过测量电源的开路电压和短路电流,并利用欧姆定律计算电源电动势。

这种方法的测量结果与直接测量法相比更准确,因为电源的内阻可以通过计算得到。

但仍然存在一些误差,比如电源在实际使用时可能存在的内阻变化,以及测量过程中可能引入的接触电阻。

3.电桥法:电桥法是一种精确测量电源电动势的方法。

它通过将电源与标准电阻组成一个电桥电路,调节电桥平衡使得电桥两侧电压为零,从而计算电源电动势。

电桥法的精度高,而且可以消除电表内阻对测量结果的影响。

但在实际应用中,电桥法要求使用高精度的标准电阻和电压表,且操作较为繁琐。

二、电源内阻的测量方法1.空载法:空载法是一种简单直接的测量电源内阻的方法。

它通过直接测量电源在空载状态下的开路电压和负载接入后的电压降,然后根据欧姆定律计算内阻。

但空载法只适用于内阻较小的电源,且测量结果容易受到电缆电阻和接触电阻的影响。

2.负载法:负载法是一种通过改变电源负载的方式测量内阻的方法。

它通过在电源输出端接入不同负载,并测量不同负载下的电压和电流,然后应用欧姆定律计算内阻。

负载法的准确性更高,能够排除空载法中存在的接触电阻和线路电阻的误差。

但负载法在实际应用中需要注意负载的选择,避免电源过载或短路。

三、误差分析在电源电动势和内阻的测量中,存在一些常见的误差源1.电表误差:电表本身的精度和内阻会对测量结果产生影响。

(课用)测量电源的电动势和内阻的几种方法

(课用)测量电源的电动势和内阻的几种方法

- I2 R2 - I1
U
真实值
考虑RA的实际影响,则有 E真=I1(R1+r+RA) E真=I2(R2+r+RA)
测量值
E真
=
I1 I2 (R1 - R2 I2 - I1
)

r真 =
I1 R1 - I2 R2 I2 - I1
- RA
I
方法三:U—R法
1
R1
考虑RV的实际影响,则有
S2
2
R2
E真
U1
U A = IRA
R1 V U1
A I1
Er S
“真实值”
UA1 = I1RA
{E = U1 +UA1 + I1r , E = U2 + UA2 + I2r ,
联立两式解得:
E=
I 1U 2 I1
-
I 2U 1 I2
r
=
U2 I1
- U1 - I2
-
RA
R2
VU1
U2
I2 A
Er S
“测量值”
注意:U1、U2都是路端电压,I1、I2都是干路电流(电路的总电流)。
实验中采用电压表和电流表测量电压和电流。
A R
V
R V
A
Er S
Er S
所以测量电源的电动势和内阻时电流表有两种接法:
外接法和内接法。不能用 Rx RV 或 Rx RV
RA Rx
RA Rx
来判断电流表的外接和内接。
若采用电流表外接法:
例:如图所示,用一个电流表和两个定值电阻测定电源电动
势和内电阻。试推导E、r表达式,并分析测量值与真实值关系。

关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析

关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析

关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析一、伏安法选用一只电压表和一只电流表和滑动变阻器,测出两组U 、I 的值,就能算出电动势和内阻。

1 电流表外接法 1.1 原理如图1-1-1所示电路图,对电路的接法可以这样理解:因为要测电源的内阻,所以对电源来说用的是电流表外接法。

处理数据可用计算法和图像法:(1)计算法:根据闭合电路欧姆定律Ir U E +=,有:测测r I U E 11+= 测测r I U E 22+=可得:122112I I U I U I E --=测 1221I I U U r --=测(2)图像法:用描点作图法作U-I 图像,如图1-1-2所示:图线与纵轴交点坐标为电动势E ,图线与横轴交点坐标为短路电流rEI =短,图线的斜率的大小表示电源内阻IUr ∆∆=。

1.2 系统误差分析由于电压表的分流作用,电流表的示数I 不是流过电源的电流0I ,由电路图可知I <0I 。

【1】计算法:设电压表的内阻为V R ,用真E 表示电动势的真实值,真r 表示内阻的真实值,则方程应修正为:真真r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=,则有:r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=11真 r R U I U E V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22真 解得:测真E R U U I I I U I U E V >----=21121221 , 测真r R U U I I U U r V>----=211221可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。

图1-1-2I 短图1-1-1【2】图像修正法:如图1-1-3所示,直线①是根据U 、I 的测量值所作出的U -I 图线,由于I <I 0,而且U 越大,I 和I 0之间的误差就越大,即VV R UI =随着电压的减小而减小,而电压表的示数U 就是电源 的路端电压的真实值U 0,除了读数会有误差外,可以 认为U =U 0,经过修正后,直线②就是电源真实值的 U -I 图线,由图线可以很直观的看出: 真测E E <,真测r r <。

(完整)测定电池电动势和内阻的七种方法

(完整)测定电池电动势和内阻的七种方法

测定电池电动势和内阻的七种方法一.利用电压表和电流表测定电池电动势和内阻(伏安法)①实验原理:由闭合电路欧姆定律Ir U E += ,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。

②数据处理:联立方程组用公式法(逐差法)求出电池电动势和内阻.也可以画出I U -关系图象,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E I r =短。

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r R U U Ir U E +=+=,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。

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11U R -图象,如图10所示,据r R U U E +=变形得:111r U E R E=+。

由图象可得:图线纵截距的倒数为电源的电动势,图线横截距倒数的绝对值为电源的内阻,图象的斜率r k E =,即r kE =。

三.利用电流表和电阻箱测定电池电动势和内阻(安阻法)实验原理:由闭合电路欧姆定律)(r R I Ir IR Ir U E +=+=+=,设计如图13所示电路,改变电阻箱R 的阻值,测得几组不同的R 、I 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1R I -图象,如图14所示,据)(r R I E +=变形得:r E IR -=1.由图象可得:图线斜率为电源的电动势E ,纵截距的绝对为电源的内阻r (不计电流表内阻),图线横截距为r E。

还可以画出1R I -图象,如图15所示,由E =I (R+r )变形得:11r R I E E=+。

由图象可得:图线斜率为电源的电动势E 的倒数,纵截距为b =r E , 则r =bE ,横截距的绝对值为电源的内阻。

测电源电动势和内阻的几种方法

测电源电动势和内阻的几种方法

测电源电动势和内阻的几种方法、伏安法一一用电压表和电流表测量电源的电动势和内阻原理:用电流表和电压表分别测出电源的电流和电压,然后由闭合电路的欧姆定律列方程组求现电源的电动势和内阻;或者通过描点作出电源的U―― I图象,再根据图象来求电源的电动势和内电阻。

误差分析:用图象法,如图所示,第一种方法:E测VE真,r测<r真第二种方法:E测=E真,r测>「真例1 (2005年全国卷I)测量电源B的电动势E及内阻r (E约为4. 5V, r约为1. 5Q)。

器材:量程3V 的理想电压表V,量程0. 5A的电流表A (具有一定内阻),固定电阻R=4 Q,滑线变阻器R ',电键K,导线若干。

①画出实验电路原理图。

图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。

②实验中,当电流表读数为11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11 , I2 , U1, U2及R表示)例2 (2007宁夏卷)禾U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:电动势约为1.5 V,符号电压表:量程1 V,内阻998.3 Q ,符号电流表:量程1 A,符号滑动变阻器:最大阻值99999.9 Q,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指定的方框内,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()。

、伏阻法一一用电压表和电阻箱来测量电源的电动势和内阻原理:如图所示,通过改变电阻箱的阻值来改变电源的端电压,将电压和电阻值代入闭合电路欧姆定律表达式,列方程组来求得电源的电动势和内电阻。

当然也可以通过欧姆定律求出电路中的电流,然后通过描点作出电源的U――I图象来求出电源的电动势和内阻。

测量电源电动势和内阻的变化方法

测量电源电动势和内阻的变化方法
创新微课 现在开始
测电源电动势和 内阻的变化方法
测电源电动势和内阻的变化方法
1.利用安阻法测电源电动势和内阻
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A
测电源电动势和内阻的变化方法
2.利用伏阻法测电源电动势和内阻
E U (R r) R
1 r (1) 1 U ER E
斜率k=r/E
截距 =1/E
1 R
/Ω-1
创新微课
例题 图l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Rl和A1内阻之 和为l0000Ω(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2虚线框内各实物图之间画出连线。
Er
S
R1 A1
aR
b
c
A2 图1
E,r + R R1
测电源电动势和内阻的变化方法
3.用电流表和定值电阻代替电压表来测定电动势和内阻
创新微课
A R V
E,r K
R
A2
R0
A1
E,r K
测电源电动势和内阻的变化方法
4.用电压表和定值电阻代替电流表来测定电动势和内阻。
创新微课
0
V1
E,r K
测电源电动势和内阻的变化方法
创新微课
图3
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Im= A。
测电源电动势和内阻的变化方法
伏阻法 安阻法
小结
测电源电动势和 内阻的变化方法
安安法 伏伏法
创新微课
同学,下节再见
S
A
A2

实验三测电源电动势和内阻

实验三测电源电动势和内阻

实验三:测电源电动势和内阻一、测电源电动势和内阻的方法:1.伏安法:用电流表和电压表测电动势和内阻:滑动变阻器不能选太大的,一般用几十欧的,电压表测的是路端电压。

【考察的最多】2.安阻法(电流表与电阻箱)测电动势和内阻:根据闭合电路欧姆定律写出关于R和1/I的关系,计算出斜率和截距再计算电动势和内阻3.伏阻法(电压表与电阻箱)测电动势和内阻:根据闭合电路欧姆定律写出关于1/R和1/U的关系,计算出斜率和截距再计算电动势和内阻二、常见的考法1. 数据处理:根据数据描点、连线、画图、求截距和斜率,再计算电动势和内阻【考的很多】2. 仪器的选择:电流表一般选0.6A,电压表一般选3V。

滑动变阻器一般选几十欧。

3. 干路中有保护电阻时,用等效电源法将保护电阻处理掉,再用闭合电路欧姆定律计算表达式。

4. 误差分析(考虑电压表内阻和电流表内阻)【典型例题剖析】考点1:伏安法测E,r的实验原理和数据处理★★[例1]在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中.(1)备有如下器材A.干电池1节B.滑动变阻器(0~20 Ω)C.滑动变阻器(0~1 kΩ)D.电压表(0~3 V)E.电流表(0~0.6 A)F.电流表(0~3 A)G.开关、导线若干其中滑动变阻器应选__________,电流表应选__________.(只填器材前的序号)滑动变阻器应选阻值比较小的,电源内阻较小,否则调节起来电压变化的范围小。

(2)为了最大限度的减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.电压表测;路端电压(3)某同学根据实验数据画出的U-I图像如图所示,由图像可得电池的电动势为____________V,内电阻为____________Ω.分析:滑动变阻器应该选用阻值比电源内阻大几倍的电阻,这样调节滑动变阻器可以得到多组数据。

如果滑动变阻器阻值比较大,比电源内阻大得多,则不论怎么调节滑动变阻器,路端电压(滑动变阻器上分的电压几乎不变),因此,电压的变化范围太小,做出的图象仅局限在很小的范围内。

电源的内阻和电动势的测量方法

电源的内阻和电动势的测量方法

电源的内阻和电动势的测量方法电源是现代社会中不可或缺的一部分,它为各种电子设备提供稳定的电能。

然而,电源的内阻和电动势是影响其性能的两个重要参数。

本文将介绍电源的内阻和电动势的测量方法。

一、电源的内阻电源的内阻是指在电源输出电压不变的情况下,输出电流发生变化时电源内部所产生的电压降。

内阻越小,电源的输出电压稳定性越好。

测量电源的内阻有多种方法,下面介绍两种常用的方法。

1. 电压比较法电压比较法是通过将待测电源与已知内阻的标准电源连接,测量两个电源的输出电压差来计算待测电源的内阻。

具体操作步骤如下:首先,将标准电源和待测电源依次接入一个电阻箱,并将电阻箱的阻值设定为一个合适的数值。

然后,测量标准电源和待测电源的输出电压,分别记为V1和V2。

最后,根据欧姆定律和串联电路的电压分配规律,利用公式 R = (V1 - V2) / I 计算出待测电源的内阻R,其中I为电流值。

2. 电流比较法电流比较法是通过将待测电源与已知内阻的标准电源连接,测量两个电源的输出电流差来计算待测电源的内阻。

具体操作步骤如下:首先,将标准电源和待测电源依次接入一个电流表,并将电流表的量程设定为一个合适的范围。

然后,测量标准电源和待测电源的输出电流,分别记为I1和I2。

最后,根据欧姆定律和并联电路的电流分配规律,利用公式 R = (V1 - V2) / (I1 - I2) 计算出待测电源的内阻R,其中V1和V2为电压值。

二、电源的电动势电源的电动势是指电源在没有外部负载时的输出电压。

电动势决定了电源的能量转化能力。

测量电源的电动势有多种方法,下面介绍两种常用的方法。

1. 电压法电压法是通过将待测电源与一个高精度的电压计连接,测量电源的输出电压来获得电动势。

具体操作步骤如下:首先,将待测电源的正负极分别与电压计的正负极连接。

然后,将电源开关打开,记录电压计的读数。

最后,根据电压计的读数即可得到待测电源的电动势。

2. 电流法电流法是通过将待测电源与一个已知电阻连接,测量电源的输出电流来获得电动势。

《测量电源的电动势和内阻》 知识清单

《测量电源的电动势和内阻》 知识清单

《测量电源的电动势和内阻》知识清单一、实验目的测量电源的电动势和内阻,加深对闭合电路欧姆定律的理解。

二、实验原理1、伏安法闭合电路欧姆定律的表达式为:$E = U + Ir$,其中$E$表示电源的电动势,$U$是路端电压,$I$是电路中的电流,$r$是电源的内阻。

改变外电路的电阻$R$,从而改变电路中的电流$I$和路端电压$U$。

测量多组$U$、$I$的值,列出方程组,就可以求出电源的电动势$E$和内阻$r$。

2、图像法以$U$为纵坐标,$I$为横坐标,根据测量数据画出$U I$图像。

图像在纵轴上的截距表示电源的电动势$E$,图像斜率的绝对值表示电源的内阻$r$。

三、实验器材待测电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干、电阻箱(备选)。

四、实验步骤1、按照电路图连接电路,注意电表的量程选择和正负极连接,滑动变阻器滑片置于阻值最大处。

2、闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,记录一组电压表和电流表的示数$U_1$、$I_1$。

3、改变滑动变阻器滑片的位置,读取并记录多组$U$、$I$的值。

4、断开开关,整理实验器材。

五、数据处理1、公式法根据测量得到的多组$U$、$I$值,列出方程组:$\begin{cases}E = U_1 + I_1r \\ E = U_2 + I_2r \\\cdots \\ E = U_n + I_nr\end{cases}$解方程组,求出电动势$E$和内阻$r$的平均值。

2、图像法(1)建立坐标系,以$I$为横坐标,$U$为纵坐标,将测量得到的数据在坐标纸上描点。

(2)用直线将这些点连接起来,尽量使多数点落在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧。

(3)直线与纵轴的交点即为电源的电动势$E$,直线斜率的绝对值即为电源的内阻$r$。

六、误差分析1、系统误差(1)电压表分流由于电压表的分流作用,使得电流表测量的电流小于通过电源的实际电流。

$I_真=I +\frac{U}{R_V}$($R_V$为电压表内阻),测量结果$r$偏小,$E$偏小。

实验测定电源的电动势和内阻(含答案)

实验测定电源的电动势和内阻(含答案)

实验测定电源的电动势和内阻(含答案)本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March实验九测定电源的电动势和内阻八、实验改进测电源的电动势和内电阻的其他几种方法1.用一个电流表和电阻箱测量,电路如图5所示,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.图52.用一个电压表和电阻箱测量,电路如图6所示,测量原理为:E=U1+U1R1r,E=U2+U2R2r.由此可求出r和E,此种方法测得的电动势和内阻均偏小.图63.用一只电压表粗测电动势,直接将电压表接在电源两端,所测值近似认为是电源的电动势,此时U=ER VR V+r≈E,需满足R V≫r.4.用两个电压表可测得电源的电动势,电路如图7所示.测量方法为:断开S,测得V1、V2的示数分别为U1、U2,此时,E=U1+U2+U1R V r,R V为V1的内阻;再闭合S,V1的示数为U1′,此时E=U1′+U1′R V r,解方程组可求得E.记忆口诀A表V表测电源,A表内接莫记反.测得数据六七组,联立方程求解慢.U为纵轴I为横,描点连线为重点.两轴截距和斜率,搞清意义实验完.V表分流存误差,E、r偏小图可鉴.两个电阻和A表,准确测E不算难.考点一对实验的理解与应用例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=5 Ω)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 V;C.将开关S2________,电压表的示数是 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).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12345671R(Ω-1)1U(V-1)(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________________________________________________________________________.(2)根据实验数据,请在图10所给的坐标系中绘出1U-1R关系图线.图10(3)由图线可知,该干电池的电动势E=________ V,内阻r=________ Ω.(保留两位有效数字)实物图连接的技巧实物图连接是一类考查学生实验技能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)连线不能交叉;(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,各元件的相对位置应尽量与实物图相吻合;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接,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.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10 000 Ω(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.图12(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/mAI2/mA48040032023214068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.图13(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.例4(2010·江苏卷·10)在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学设计了如图14所示的实物电路.图14(1)实验时,应先将电阻箱的电阻调到________.(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值R0=10 Ω的定值电阻两端的电压U,下列两组R的取值方案中,比较合理的方案是________.(选填“1”或“2”)方案编号电阻箱的阻值R/Ω12(3)根据实验数据描点,绘出的1U-R图象是一条直线.若直线的斜率为k,在1U坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E=_______,内阻r=______.(用k、b和R0表示)答案(1)最大值(2)2(3)1kR0bk-R01.某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为0~20 Ω,连接电路的实物图如图15所示.该学生接线中错误的和不规范的做法是 ()A.滑动变阻器不起变阻作用 B.电流表接线有错C.电压表量程选用不当 D.电压表接线不妥2.用如图16所示电路测量干电池的电动势和内阻(电动势约为V,内阻约Ω,允许通过的最大电流为A).图中电压表的量程为V,内阻3 000 Ω;电流表的量程为A,内阻为Ω.除被测电池、开关和导线外,还有如下器材:A.滑动变阻器:阻值范围0~10Ω B.滑动变阻器:阻值范围0~100 ΩC.定值电阻:阻值为1 Ω D.定值电阻:阻值为100 Ω(1)为了满足实验要求并保证实验的精确度,R2应选阻值为________ Ω的定值电阻;为便于调节,图中R1应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器.(2)实验中,当电流表读数为A时,电压表读数为V;当电流表读数为A时,电压表读数为V.则可以求出E=________V,r=________Ω.3.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 V,内阻约为1 Ω)B.电流表G(满偏电流 mA,内阻为100 Ω)C.电流表A(量程0~ A,内阻约为1 Ω)D.滑动变阻器R1(0~10 Ω,额定电流为2 A)E.滑动变阻器R2(0~1 kΩ,额定电流为1 A)F.定值电阻R0(阻值为900 Ω)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.图17(3)根据电路图,将实物图18连接起来,组成完整的电路.图18(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I 1为电流表G 的示数, 横坐标I 2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)4.要测定某电源的电动势和内电阻,某同学按如图20所示的电路图连接好电路并进行如下操作:(1)闭合开关S 1,多次调节电阻箱的阻值,并记录下每次的电阻值R 及对应的电流表A 的示数I (电流表的内阻很小,可忽略不计);(2)根据数据,作出图象1I -R ,如图21所示,则根据图象可以求出:电源电动势E =________V ,内电阻r =________Ω.图215.实验室给出下列器材,请你完成一节干电池电动势和内阻的测定.A .一节待测干电池(内阻大于2 Ω)B .电流表,量程 A ,内阻5 Ω左右C .电流表,量程 A ,内阻 Ω左右D .电压表,量程 V ,内阻5 kΩ左右E .滑动变阻器,最大阻值为100 ΩF .滑动变阻器,最大阻值为10 ΩG .电键一只、导线若干(1)该实验所需器材________(填器材前面字母);(2)请画出该实验电路图;(3)下表列出了某组同学测得的实验数据,其中有一组数据不符合读数要求,请将该组数据的序号填在横线上______;组序1 2 3 4 5 6 U (V)I (A)(4)________V ,内阻为________ Ω.答案课堂探究例 1 ①连线如图所示②20 Ω 闭合 ③ Ω ④小例2 (1)3 随电阻的减小路端电压应逐渐减小(2)根据给定的各组1R 、1U 值在坐标上描出位置,然后依据这些位置作出1U -1R 图线,如图所示.(3)例3 (1)实物连接如图所示(2)b 端(3)作I 1-I 2图象如图所示(4)~ ~(5)~例4(1)最大值(2)2(3)1kR0bk-R0随堂训练1.ABD2.(1)10~10(2)3.(1)D(2)如图所示(3)如图所示(4)~均可)~均可)4.245.(1)ABDFG(2)如图所示(3)2(4)如图所示~均对)~均对)。

电源电动势和内阻的测量方法

电源电动势和内阻的测量方法

电源电动势和内阻的测量方法江西省都昌县第一中学 李一新关于电源的电动势和内阻的测量的方法有很多, 现将中学阶段的一些常用测量方法及一些特殊方法归类分析如下,供大家参考。

一、常用测量方法1.利用电流表和电压表来测量电路图:有两种连接方式,如图 1所示电流表内接法和如图 2所示的电流表外接法。

原理:闭合电路欧姆定律 -,改变外电阻 R 就能测得U 、I 的数据,利用两 组数据代入公式可求得 E 、r 的数值,但误差较大,通常利用多组数据作出 U — I 图象来求解。

E 测v E 真,r 测v r 真;利用如图2所示的电路测量时,E 测=己真,r 测> r 真。

a .电流表(量程 0. 6A. 3A );b .电压表(量程 3 V 、15V )c. 定值电阻(阻值 1、额定功率5W )d. 定值电阻(阻值 10二,额定功率10W误差:利用如图1所示的电路测量时, 例1 ( 2009年安徽卷)用如图3所示的电路, 测定一节干电池的电动势和内阻。

电池的 内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还电路中用一个定值电阻 F 0起保护作用。

图)e.滑动变阻器(阻值范围0〜10二、额定电流2A)f.滑动变阻器(阻值范围0〜100二、额定电流1A)那么(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择V ,电流表的量程应选择A ;R0应选择_______ 二的定值电阻,R应选择阻值范围是_____________ 二的滑动变阻器。

(2)引起该实验系统误差的主要原因是________________________________ 。

解析:(1)由于电源是一节干电池(1. 5V),所选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几二左右,加上保护电阻,最大电流在0. 5A左右,所以选量程为0. 6A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0〜10匚能很好地控制电路中的电流和电压,若取0〜100二会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。

测电源电动势和内阻的六种方法

测电源电动势和内阻的六种方法

测电源电动势和内阻的六种方法--------供同学们自行阅读练习实验是物理学习中的重要手段,虽然高考是以笔试的形式出现的,但却力图通过考查设计性的实验来鉴别考生独立解决新问题的能力。

因此,在平时的学习中要充分挖掘出物理教材中实验的探索性因素,不断拓宽探索性实验设置的新路子,努力将已掌握的知识和规律创造性的运用到新的实验情景中去。

现结合习题简略介绍几种测量电源电动势和内阻的方法。

一、用一只电压表和一只电流表测量例1 测量电源的电动势E 及内阻r (E 约为V 5.4,r 约为Ω5.1)。

器材:量程为V 3的理想电压表V ,量程为A 5.0的电流表A (具有一定内阻),固定电阻Ω=4R ,滑动变阻器'R ,开关k ,导线若干。

(1)画出实验电路原理图,图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。

(2)实验中,当电流表读数为1I 时,电压表读数为1U ;当电流表读数为2I 时,电压表读数为2U ,则可以求出E =___________,r =___________。

(用1I 、2I 、1U 、2U 及R 表示)解析:由闭合电路欧姆定律Ir U E +=可知,只要能测出两组路端电压和电流即可,由r I U E 11+=,r I U E 22+=可得:121221I I I U I U E --= (1) 1221I I U U r --= (2) 我们可以用电压表测电压,电流表测电流,但需注意的是题给电压表的量程只有V 3,而路端电压的最小值约为V V Ir E U 75.3)5.15.05.4(=⨯-=-=,显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。

依题给器材,可以利用固定电阻R 分压(即可以把它和电源本身的内阻r 共同作为电源的等效内阻“r R +”),这样此电源的“路端电压”的最小值约为V V V r R I E U 375.1)5.55.05.4()(<=⨯-=+-=,就可直接用电压表测“路端电压”了,设计实验电路原理图如图1所示。

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

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。

几种测电池电动势和内电阻的方法比较

几种测电池电动势和内电阻的方法比较

几种测电池电动势和内电阻的方法比较作者:陈文广来源:《广东教育·高中》2009年第12期测量电源的电动势和内电阻是中学物理中一个非常重要的电学实验,也是近几年高考和模拟考试考查的一个热点,从改卷的结果来看,得分率并不高.究其原因,主要是同学们没有对测量电源电动势和内电阻的不同方法进行总结归纳.下面就对电动势和内电阻的几种常用测量方法进行对比,希望能给大家一些启示.一、伏安法1. 电路图.伏安法测电池电动势和内电阻的实验电路有两种选择,如图1所示.课本上选用图1a的电路.2. 实验原理.伏安法测电动势和内电阻的原理是闭合电路的欧姆定律,即E=U+Ir ①3. 数据处理.(1)解方程组法.由①可知,只要测出两组U、I数据,解方程组即可得到E=,r= , .(2)图像法.为减小实验误差,我们往往采用图像法来处理数据,采用图像法处理数据,我们所得到的图线应该是直线,也就是横轴和纵轴所表示的两个物理量之间应该是线性关系.由闭合电路欧姆定律,得出路端电压U与电源输出电流I的关系为U=E-Ir②改变R的值,得到几组U、I的值,在U-I坐标系中画出这些点,作一条直线,这就是电源的U-I 图线,如图2所示.由②可知:当I=0时,U =E,即图线在纵轴上的截距等于电池电动势E;U=0时,I短=E/r,r=E/ I短 ,即图线斜率的绝对值等于电池内电阻.4. 实例分析.例1. 下面是在测某电池的电动势和内电阻的实验中记录的六组数据.请在直角坐标系中画出U-I图像(图3),并根据图像求出待测电池的电动势和内电阻.①电池的电动势为______V.②此电池的内阻为______Ω.【解析】在坐标系中描点,然后连线,连线时要让尽可能多的点落在同一直线上,让其余的点分居在直线的两侧,让误差较大的点舍弃,由图4可知,电源的电动势为1.45V,内电阻为0.7Ω,特别要注意纵轴的起点不是从零开始,故图线在横轴上的截距不表示电源的短路电流.二、电阻箱和电流表法由于条件的限制,没有电压表,但有电流表和电阻箱时,我们也可以测量出电源的电动势和内电阻.1. 电路图.电流表、电阻箱法测电源的电动势和内电阻,如图5所示.2. 实验原理.由闭合电路的欧姆定律可知E=I(R+r) ③ .3. 数据处理.(1)解方程组法.由③可知,只要测出两组I、R数据,解方程组即可得到E=,r=.(2)图像法.由③变形得=R+ ④,可知和R成线性关系,如图6所示,在-R坐标系中,斜率表示电动势的倒数,截距表示.由③还可得R=E-r ⑤ ,可知R和成线性关系,如图7所示,在R-坐标系中,截距的绝对值表示内电阻,斜率表示电动势.4. 实例分析.例2.(2006•天津)某研究性学习小组利用如图8a所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图8b所示的R—图线,其中R为电阻箱的读数,I为电流表读数,由此可以得到E=___V,r=___Ω.【解析】由E=I(R+r)得R=E-r,在R-坐标系中,截距的绝对值表示内电阻,斜率表示电动势.故易知r=0.9Ω,E=2.9V.例3.(2006•广东)某同学设计了一个如图9a所示的实验电路,用以测定电源电动势和内阻,使用的实验器材为:待测干电池组(电动势约3V)、电流表(量程0.6A,内阻小于1Ω)、电阻箱(0~99.99Ω)、滑动变阻器(0~10Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.考虑到干电池的内阻较小,电流表的内阻不能忽略.(1)该同学按图9a连线,通过控制开关状态,测得电流表内阻约为0.20Ω.试分析该测量产生误差的原因是 .(2)简要写出利用图9a所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤:① ;②_____________________________________;(3)图9b是由实验数据绘出的-R图像,由此求出待测干电池组的电动势E=_______V、内阻r=____________ Ω.(计算结果保留三位有效数字)【解析】(1)电流表内阻的测量采用的是半偏法,即合上K,调节滑动变阻器,使电流表满偏,然后把S扳C处,调节电阻箱,使电流表半偏,则电流表的内阻和电阻箱的阻值相等,其误差产生的原因是电阻箱和电流表并联后,线路总阻值减小,从而造成总电流增大,从而使得电流表的内阻的测量值比真实值偏大.(2)本题测电动势和内电阻采用的是电流表、电阻箱法,实验步骤是:①调节电阻箱R,断开开关K,将开关 S接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;②断开开关D,再次调节电阻箱R,将开关S 接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数.(3)-R图线的斜率表示电源电动势的倒数,截距表示,据此得出电动势E=2.81V, 内阻r=2.33Ω.有的考生不能正确理解-R图像的物理意义,从而无法得出正确的答案.三、电阻箱和电压表法1. 电路图.电压表、电阻箱测电阻的电路图如图10所示.2. 实验原理.由闭合电路的欧姆定律可知E=U+r⑥3. 数据处理.(1)解方程组法.由⑥可知,只要测出两组U、R数据解方程组即可得到E=,r=,(2)图像法.由⑥变形可得=•+,可知与是线性关系,在-坐标系中,图像的在纵轴上的截距表示电动势的倒数,斜率表示内阻和电动势的比值.如图11所示.4. 实例分析.例3.(2007•四川)甲同学设计了如图12所示的电路,测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为1.5V,内阻很大),电阻箱R(0-99.99Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.(1)先测电阻R1的阻值.请将甲同学的操作补充完整:闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数U1,保持电阻箱示数不变, ,读出电压表的示数U2.则电阻R1的表达式为R1=__________.(2)甲同学已经测得电阻R1=4.8Ω,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值.该同学的做法是:闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图13所示的-图线,则电源电动势E=V,电阻R2=___Ω.(3)利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1,乙同学测电源电动势E和电阻R2的阻值的做法是:闭合S1,将S2切换到b,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了相应的-图线,根据图线得到电源电动势E和电阻R2.这种做法与甲同学的做法比较,由于电压表测得的数据范围(选填“较大”、“较小”或“相同”),所以同学的做法更恰当些.【解析】(1)因电源内阻不计,将S2切换到a时,电压表的读数为电阻箱R两端的电压,将S2切换到b时,电压表的读数为R和R1两端的电压,由欧姆定律,U2=I(r+R1)和U1=Ir,可得r.(2)因R1=4.8Ω为已知,当S2接a时,可把R1+R2等效为电源的内阻,则由闭合电路的欧姆定律可知,E=U+(R1+R2)变形得=•+,在-坐标系中,截距表示电源电动势的倒数=0.7,斜率表示==.解得:E=1.43V, R2 =1.2Ω.(3)乙同学用电压表测电阻箱R和R1的电压,当电阻箱R变化时,总电流变化,R1是定值电阻已分得一定电压值,所以这种情况电压表测得的数据范围小(不是从0开始到最大值),不利于描点连线,所以甲同学的做法更恰当.四、方法小结对于电动势和内电阻的测量,首先应该根据题设条件判断出所用方法是伏安法、电流表电阻箱法还是电压表电阻箱法.而对于数据处理,往往采用图像法,采用图像法时,横轴和纵轴所表示的两变量之间一定应该是线性关系,故只要写出两变量之间的函数表达式(为一次函数),我们就可以结合图像根据截距和斜率从而测出电动势和内电阻.五、实战演练1. 听说水果也能做电池,某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池.他们猜想水果电池内阻可能较大,从而设计了一个如图14所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻.实验中他们多次改变电阻箱的电阻值,记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数,并算出电流的倒数,将数据填在如下的表格中.(1)利用图像法处理数据可以减小实验误差.在讨论作图方案时,甲同学认为应作R-I图,而乙同学认为应该作R-图,你认为哪个同学的想法更科学?(填“甲”或“乙”),其简单理由是: .(2)按照(1)中你选择的方案,在给出的坐标纸上作出图像.(3)利用你作出的图像,可求出该柠檬电池的电动势为V,内阻为Ω.(4)完成实验后,该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是:______________.2. 某课题研究小组,收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池,从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈.现从这些材料中选取两个待测元件,一是电阻R0(约为2kΩ),二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7V,允许最大放电电流为100mA).在操作台上还准备了如下实验器材:A. 电压表V(量程4V,电阻RV 约为4.0kΩ)B. 电流表A1(量程100mA,电阻RA1 约为5Ω)C. 电流表A2(量程2mA,电阻RA2 约为50Ω)D. 滑动变阻器R1(0~20Ω,额定电流1A)E. 电阻箱R2(0~999.9Ω,最小分度值0.1Ω)F. 开关S一只、导线若干⑴为了测定电阻R0的阻值,小组的一位成员,设计了如图16所示的电路原理图,并选取了相应的器材(电源用待测的锂电池),其设计或器材选取中有不妥之处,你认为应该怎样调整?______________.⑵在实际操作过程中,发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏,请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r.①请你在方框中画出实验电路图(标注所用器材符号);②为了便于分析,一般采用线性图像处理数据,请写出与线性图像对应的相关物理量间的函数关系式.参考答案1.(1)乙同学;画出的R-图线是一条直线,容易求出电池的电动势和内电阻(2)如下图所示(3)0.75~1.2;9000~11000(4)电源内阻过大2. ⑴用A2替换A1⑵② =+ (其它合理的也可以)责任编校李平安。

电源电动势和内阻的三种测量方法

电源电动势和内阻的三种测量方法

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电源电动势和内阻的三种测量方法
作者:宫子和
来源:《理科考试研究·高中》2015年第02期
测量电源电动势和内阻的基本方法是用双表测量的伏安法,基于这一方法,又衍生出用单表测电动势和内阻的两种常用方法(伏阻法和安阻法).下面就三种常用测量方法进行简要分析.
一、伏安法
1.原理:闭合电路欧姆定律U=E-Ir;
2.电路:如图1、图2.
3.数据处理
方法1:根据原理:U=E-Ir,列方程组求解.
方法2:根据测量数据描点、做U-I图象.
由图象求解.如图3.U-I图线的物理意义:纵轴截距为电动势E=U0;斜率绝对值为内阻r .
4.误差分析
(1)电路1的误差分析:由于电压表分流,电动势和内阻的测量值都小于真实值.按此图1的测量值实际是图4虚框内等效电源的电动势和内阻 .
即E测=RVERV+r (E测
(2)电路2的误差分析:由于电流表分压,内阻的测量值大于真实值. 按此图的测量值实际是图5虚线内等效电源的电动势和内阻.
即E测=E r测=r+rA (r测
二、伏阻法。

测电源的电动势和内阻几种常用方法

测电源的电动势和内阻几种常用方法

测电源的电动势和内阻几种常用方法
本文介绍了测电源电动势和内阻的几种常用方法。

第一种方法是用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量。

在电流表内接时,可以通过测量两组端电压U和
电流I值,然后通过公式E=U1+I1r和E=U2+I2r来求解电动势
E和内阻r。

也可以作U-I图像,通过调节滑动变阻器,取得
多组(U,I)值,在坐标中描点,连成直线。

需要注意的是,连直线的方法应该让尽可能多的点在直线上,直线两侧分布的点的个数大致均匀,偏离直线较远的点应该舍去。

纵轴截距的含义是电动势E,横轴截距的含义是短路电流I(注意纵坐标
要从开始),斜率的含义是电阻。

需要注意的是,误差分析应该考虑到E测<E真,r测<r真,采用这种接法时,使得内电阻和电动势测量的误差较小,一般采用这种接法测电动势和内电阻。

第二种方法是用电流表和电阻箱测量。

在测出两组I、R
值后,就能算出电动势和内阻。

原理公式是E=I(R+r)。

可以作
1-R图像,纵轴截距的含义是内阻r,斜率的含义是1/E。

第三种方法是用电压表和电阻箱测量。

在测出两组U、R 值后,就能算出电动势和内阻。

原理公式是E=U+U/R+r。

可以作1-U/R图像,纵轴截距的含义是1/E,斜率的含义是内阻r。

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联立两式解得:
E=
I 1U 2 I1
-
I 2U 1 I2
r
=
U2 I1
- U1 - I2
-
RA
R2
VU1
U2
I2 A
Er S
“测量值”
U A2 = I2 RA
{E=U1+I1r E=U2+I2r
联立两式解得:
E=
I1U2 - I2U1 I1 - I2
r=U2 -U1
I1 - I2
若采用电流表内接:
若采用电流表外接法:
A I1 R1 VU1
U1 IV1
A I2
R12 VU1
U2 IV2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ErS
ErS
E真
=
I1
I1U2 - I2U1
-
I2
-

U2 RV
-
U1 RV

,
r真 =
U2 -U1
I1
- I2
-

U2 RV
- U1 RV

考点1:当已知电压表内阻而未知电流表内阻时,采用电流表 外接可精确测量(无系统误差)电源的电动势和内阻。
- I2U1 - I2

E测
=
I1U 2 I1
- I2U1 - I2
E真
r r测
=
U2 I1
- U1 - I2

要减小误差,必须RV>>r。
r r测
=
U2 I1
- U1 - I2

要减小误差,必须RA<<r。
A R
VU1
Er S
考点4:电源的U—I图
U
①“电流表外接”
I干=IA+IV=IA+UV / RV 当UV=0(电源被短路)时IV=0,
实验: 测定电源电动势和内阻
方法一:U—I法
R1
I1
U1
ErS
RR21
I2
U2
Er S
E=U1+I1r
E=U2+I2r
联立上述方程解得: E= I1U2 - I2U1 , r= U2 - U1
I1 - I2
I1 - I2
注意:U1、U2都是路端电压,I1、I2都是干路电流(电路的总电流)。
实验中采用电压表和电流表测量电压和电流。
A R
V
RV
A
Er S
E真
=
I1
I1U2 - I2U1
- I2
-

U2 RV
-
U1 RV

Er S
E真
=
I1U 2 I1
- I2U1 - I2
r真
=
I1
-
U2 -U1
I2
-

U2 RV
-
U1 RV

容易实现!
r真
=
U2 I1
-U1 - I2
-
RA
E E测
=
I1U 2 I1
E
S1
“粗测 E 法”
公式法:
A
v
A
v
图像法
U1=E-I1r U2=E-I2r
E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r)
E= U1 + U1r / R1 E= U2 + U2r / R2
例:用如图所示电路测电池的电动势和内电阻时, 由于电压表的分流作用造成系统误差。U-I图象中一 条是根据实测数据画出的,另一条是修正电压表分 流所的误差后得到的,由图可知( )
若采用电流表内接:
R1 VU1 U1
A I1
R12 VU1 U2
A I2
Er S
Er S
电流表能测准干路电流,而电压表不能测准路端电压—— 由于电流表内阻不为零,而降有电压,其电压为:
U A = IRA
R1 V U1
A I1
Er S
“真实值”
UA1 = I1RA
{E = U1 +UA1 + I1r , E = U2 + UA2 + I2r ,
由于电压表内阻不是无穷大,所以有电流通过,其电流为 :
IV
=
U RV
A I1 R1 VU1
U1 IV1
A I2 R12
VU1 U2 IV2
Er S
IV1=
U1 RV
Er S
IV2=
U2 RV
“真实值”
{E = U1 + I1 + IV1 r , E = U2 + I2 + IV2 r ,
即 I干=IA ,电流表此时能准确 测出干路电流。
E测 E真 r测 r真
真实值 测量值
I
R
VU1
A
Er S 考点4:电源的U—I图
U
②“电流表内接” U干=UV+UA =UV+IA RA
当IA=0(外电路电阻无穷大, 即断路)时UA=0 ,即U干=UV , 电压表此时能准确测出干路电 压
E测 E真 r测 r真
真实值 测量值
I
方法二:I—R法
例:如图所示,用一个电流表和两个定值电阻测定电源电动
势和内电阻。试推导E、r表达式,并分析测量值与真实值关系。
1 R1
S2
R2
2
=
E测 E真
E r S1 A
解:E测=I1(R1+r) E测=I2(R2+r)
r测 r真
E测

I1 I2 (R1 - R2 I2 - I1
R1
VU1
U1
A I1
RR12 VU1
U2
A I2
Er S
Er S
E真
=
I1U 2 I1
-
I 2U 1 I2
r真
=
U2 I1
-U1 - I2
-
RA
考点2:当已知电流表的内阻而未知电压表内阻时,采用电流 表的内接可精确测量(无系统误差)电源的电动势和内阻。
考点3:若电压表和电流表的内阻都未知,为减小误差必采用 电流表的外接法。因为:
A R
V
R V
A
Er S
Er S
所以测量电源的电动势和内阻时电流表有两种接法:
外接法和内接法。不能用 Rx RV 或 Rx RV
RA Rx
RA Rx
来判断电流表的外接和内接。
若采用电流表外接法:
A I1 R1
VU1U1
A I2 R12
VU1
U2
ErS
Er S
电压表能测准路端电压,而电流表不能测准干路电流——
)

r测 =
U1 - U2 R1R2 U2 R1 - U1R2

r真

U1R2
(U 2 U1)R1R2
U 2 R1

(U
2
U1 ) R1R2 RV
方法三:U—R法
1
R1
S2
2
R2
=
V
E r S1
E测 E真 r测 r真
U 真实值 测量值
I
方法四 : 粗测 E 法
用一只电压表粗测电动势,直接将电压表接电源两端,
)

r测
=
I1 R1 I2
- I2 R2 - I1
U
真实值
考虑RA的实际影响,则有 E真=I1(R1+r+RA) E真=I2(R2+r+RA)
测量值
E真
=
I1 I2 (R1 - R2 I2 - I1
)

r真 =
I1 R1 - I2 R2 I2 - I1
- RA
I
方法三:U—R法
1
R1
考虑RV的实际影响,则有
S2
2
R2
E真
U1
(U1 R1

U1 RV
)r
V
E r S1
E真
U2
(U 2 R2
U2 RV
)r
联立解得:
解:
联E立测 解= U得1 +:UR11
r
,E测
= U2
+
U2 R2
r
E真

U1R2
(R2 U 2R1
R1)U1U 2 (U 2 U1)R1R2
RV
E测
=
U1U2 (R1 - R2 U2 R1 - U1 R2
“测量值”
{E=U1+I1r E=U2+I2r
联立两式解得: E = I1U2 - I2U1
联立两式解得:
r
U2 -U1
I1
-
I2
-

U2 RV
-
U1 RV

E=
I 1U 2 I1
-
I 2U 1 I2
I1
- I2
-

U2 RV
-
U1 RV

r= U2 -U1
I1 - I2
所测得的数值近似认为是电源的电动势.
UE
RV RV + r
U RV E = 1 E RV + r 1+ r RV
适用条件:当 RV >> r时,U≈E
V
E
S1
测定电源电动势和内阻的方法
A
V
1
R1
S2 R2
2
Er S
“U—I” (伏安法)
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