测定电池的电动势和内阻(公开课)课件.ppt

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1、测定电源电动势和内阻,1,t课件,复习回顾：,2、电源电动势与内、外电压关系,1、闭合电路欧姆定律,E,I短,（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短,（U=0）,（3）图象斜率的绝对值为电源内阻,（I=0）,（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E,由U =E -Ir 可知，U 是I 的一次函数。,2,t课件,1、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。,原理：E=U+Ir,思考,3,t课件,2、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。,原理：E=I（R+r)

2、,4,t课件,3、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。,5,t课件,V,R2,V,R1,A,R1,R2,6,t课件,一、伏安法测电源电动势和内阻实验,1、基本原理,2、实验基本电路 用电流表、电压表与滑动变阻器,：路端电压,只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r,闭合电路的欧姆定律：r,：通过电源的电流,7,t课件,真实值,测量值,误差分析：,0,E = U + Ir,E测 E真,r 测 r真,E测,E真,8,t课件,真实值,测量值,0,E = U + Ir,E测 = E真,r 测 r真,E测,9,t课件,3、系统误差原因

3、分析,r 测 r真,r 测 r真,E测 E真,E测 = E真,0,0,10,t课件,仪器选择：,电流表：,00.6A,电压表:,03V,滑动变阻器:,由测量电流确定，一般电流在0.2A-0.4A,选用阻值较小的，便于调节,实验时采用甲图所示电路误差较小,11,t课件,实验电路及其实物连线图,甲,12,t课件,4、实验数据处理,把所测量的数据代入U = EIr， 计算出 ，,同理，把其它几组 r2、r3、E2、E3算出来， 用公式， 即为所测电源的电动势和内阻。, 平均值法,13,t课件,图象法,E,I短,（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E,（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短,（U=0

4、）,（3）图象斜率的绝对值为电源内阻,U0,由U =E -Ir 可知，U 是I 的一次函数。,（I=0）,讨论:将图线延长,与横纵轴的交点各代表什么情况?,14,t课件,不考虑,在坐标纸上以电流I 为横轴，路端电压U 为纵轴，描点连线画出U-I 图线，并延长U-I 图线与坐标轴相交，（1）图线跟纵轴的交点即为电动势E的值；（2）图线斜率的绝对值即为内阻的值。,15,t课件,*,*,*,*,*,*,甲,0,16,t课件,课堂小结,U-I法:,I-R法：,U-R法：,E测 E真,E测 E真,E测 = E真,E测 = E真,r 测 r真,r 测 r真,r 测 r真,r 测 r真,17,t课件,四、重

5、要注意事项,（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置,（2）使用旧电池,（3）实验中将电流不要太大，每次读完数后立即断电,（4）画U-I 图，描点连线时，应使图线通过尽可能多 的点，使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧， 偏离直线太远的点可舍去。,（5）画U-I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始， 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),18,t课件,例1. 一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图中画出UI图线，并根据图线读出电池的电动势E= ，电池的内阻 r = .,1.48,0.76,19,t课件,例2. 如图示的电路中，R1 、R2为标准电阻，测定电源的电动

6、势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值，产生误差的原因是 。,等于,偏大,电流表有内阻,练习 在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的 （ ）A. 一只电流表和一个滑动变阻器 B. 一只电流表和一只电压表C. 一只电流表和一个电阻箱 D. 一只电压表和一个电阻箱,C D,E=I1（R1+ RA+ r） ,E=I2（R2+ RA+ r） ,20,t课件,例3. 如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是 ( )A .由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实 值；B. 由于电流表的分压

7、作用，使内电阻的测量值大于真实值；C. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；D. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；,解： E = U + Ir ， I=(IA +U/RV) ，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U1 ，测得的电流IA小于总电流I1，U越大，I A跟I1相差越大， 画出的图线应为实线所示：,所以内电阻的测量值小于真实值。,C,21,t课件,（8分）现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40 的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100 ，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要

8、求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为= ，式中各直接测得量的意义是： .,2002年河南高考12、,22,t课件,（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。,（2） I1是外电阻为R1时的电流， I2是外电阻为R1和R2串联时的电流.,测量原理：,E=I1（R1+ Rg+ r） ,E=I2（ R1+ R2+ Rg+ r） ,联立 解得,注意：若只用R2接在电路中，则电流将超过电 流表的量程，所以用 R1和R2串联接入电路。,解答：,23,t课件,练习 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1

9、，电压表(0-3V,3k),电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用 (选填R1或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻r= .,R1,1.50,图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 ,0.85,24,t课件,25,t课件,26,t课件,27,t课件,28,t课件,二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式,变式一实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流

10、表， 测定电源的电动势和内电阻。如何测？,（1）电路如图所示：,（2）主要步骤改变电阻箱阻值R，测出对应的电流I由（ E = I1R1 + I1r， E = I2R2 + I2r ） 得：,若能测出多组I、R值，以R为纵坐标， 为横坐标，作出 图象，由于 ， 可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距r，图线的斜率E=tg。,29,t课件,变式二实验中除了待测电源和电键导线外，只有电阻箱和电压 表，如何测？,（1）电路如图所示,（2）主要步骤 改变电阻箱阻值R，测出对应的电压U由 ， 求出电源的电动势和内阻,1/U,1/R,0,0,30,t课件,变式三今有一个阻值为5的定值电阻，一个理想电压表(量程

11、大 于电源电动势)，开关及导线若干，能否测电源电动势和 内阻？,（2）主要步骤：,（3）电源电动势和内阻：,闭合K1 、 K2 ，记下电压表读数U2,（1）电路如图所示：,断开K2、闭合K1，记下电压表读数U1,E=U1,31,t课件,变式四今有一个阻值为10的定值电阻，一个电压表，开关和导 线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能 测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压 量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。要求： 画出实验电路图 简要写出完成接线后的实验步骤 写出需测量的量，计算电源内阻的表达式,（1）电路如图所示：,（2）主要步骤：,断开K2、闭合K1，记下电压表偏转

12、格数N1,闭合K1 、 K2 ，记下电压表偏转格数N2,（3）电源内阻：,32,t课件,变式五有两只伏特表V1和V2，量程已知，内阻不知，另有一干 电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特 表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的 电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）要求： 画出测量时所用的电路图 以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式,（1）电路如图所示：,（2）主要步骤：,闭合S1、S2，记下V1的读数U1，则,由上两式可得：,闭合S1、断开S2，记下V1的读数 ，V2的读数U2，则,33,t课件,变式六. 判断下列电路能否测电源电动势和内阻 （电表都是理想电表）,34,t课件,变式七测量电源B的电动势E及电阻r（E约为4.5V，r约为1.5）,器材：量程3V的理想电压表、量程0.5A的电流表（具有一定内阻）、 固定电阻R=4、电键K、滑线变阻器R、导线若干要求： 画出实验电路原理图（图中各元件需用题目中给出的符 号或字母标出） 实验中，当电流表读数为I1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I1、I2、U1、U2及R表示）,（1）电路如图所示：,35,t课件,