2022物理第九章电路实验13测定电源的电动势和内阻学案

实验13 测定电源的电动势和内阻

必备知识预案自诊

一、实验目的

1。测量电源的电动势和内阻。

2.加深对闭合电路欧姆定律的理解。

二、实验思路 如图甲或图乙所示,改变R 的阻值,从电压表和电流表中读出几组U 、I 值,利用闭合电路的欧姆定律求E 、r 值。

三、实验器材

电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔和刻度尺.

四、进行实验

1.按实验电路图连接电路。

2.把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端。

3.闭合开关,调节变阻器,记录几组I 、U 值,填入表格中.

4。断开开关,拆除电路,整理好器材。

五、数据处理

方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小

（1){U

1=U -U 1U U

4=U -U 4U ;（2){U 2=U -U 2U U 5=U -U 5U ；(3){U 3=U -U 3U U 6=U -U 6U

根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。

方法二:用作图法处理数据，如图所示.

(1)图线与纵轴交点为E；

（2)图线的斜率的绝对值表示r=|ΔU

|。

ΔU

六、误差分析

1。由于读数不准和电表线性不良引起误差。

2.用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。

3.实验时通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化.

4。若采用图甲电路，由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差值越大。其U-I图像如图丙所示。结论：E测

5。若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多，对应的U真与U测的差值越大。其U—I 图像如图丁所示.结论:E测=E真,r测〉r真。

七、注意事项

1。为了使电池的路端电压变化明显,应选内阻大些的电池(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，以免干电池的E和r明显变化。

3.要测出多组(I，U）数据,且变化范围要大些.

4。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).但这时图线与横轴交点的横坐标值不再是短路电流，而图线与纵轴交点的纵坐标值仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻。

关键能力学案突破

考点一教材原型实验

【典例1】(2020山东卷）实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究.实验室提供的器材有：

干电池一节（电动势约1.5 V,内阻小于1 Ω)；

电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ）;

电流表A(量程0.6 A,内阻约1 Ω）；

滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）；

定值电阻R1（阻值2 Ω）；

定值电阻R2(阻值5 Ω);

开关一个，导线若干。

（1）该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表

和电流表的示数，利用实验数据在U—I坐标纸上描点，如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是。(单选,填正确答案标号)

甲

乙

A.电压表分流

B.干电池内阻较小

C。滑动变阻器最大阻值较小

D.电流表内阻较小

(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。

U/V1.351。

20

1.05

0。

88

0.73

0。

71

0。

52

请根据实验数据，回答以下问题:

①如图丙所示的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图像。

丙

②根据实验数据可知，所选的定值电阻为（填“R1”或“R2”)。

③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案,将下面的实物图连接成完整电路。

丁

考点二实验的改进与创新

实验

原理

换用不同的器材，可以用“安阻法"和“伏阻法”

进行实验

安阻法

伏阻法

【典例2】（2018江苏卷）一同学测量某干电池的电动势和内阻。

（1)如图甲所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路，请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处.

甲

（2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的1

数

U

据见下表：

根据表中数据，在方格纸上作出R—1

关系图像.由图像可计

U

算出该干电池的电动势为V;内阻为Ω.

(3）为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电

阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图乙所示,则该干电池的电动势应为V；内阻应为

Ω。

乙

思维点拨本题用安阻法测干电池的电动势和内阻，通过改变电阻箱的阻值R,得到不同的电流值I，从而作出R—1

U

图线，由闭

合电路欧姆定律E=IR+Ir得R=E·1

U —r，R-1

U

图像的斜率表示电动

势E，纵截距的绝对值为内阻r。

安阻法测电源的电动势和内阻