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实验:测电动势和内阻

2012-02-22 28页 ppt 462KB 52阅读

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实验:测电动势和内阻nullnull2.9 实验: 测定电池的电动势和内阻第1课时null1、伏安法(U-I法):E=U+Ir(闭合电路欧姆定律)一、实验原理null1、伏安法(U-I法) :E=U+Ir2、电流表法(I-R法):E=I(R+r)(原理?)一、实验原理 null3、电压表法(U-R法):1、伏安法(U-I法) :E=U+Ir2、电流表法(I-R法):E=I(R+r)一、实验原理 null1、电路选择二、伏安法电路和器材的选择2、仪器选择:安培表:0~0.6A伏特表:0~3V滑动...
实验:测电动势和内阻
nullnull2.9 实验: 测定电池的电动势和内阻第1课时null1、伏安法(U-I法):E=U+Ir(闭合电路欧姆定律)一、实验原理null1、伏安法(U-I法) :E=U+Ir2、电流表法(I-R法):E=I(R+r)(原理?)一、实验原理 null3、电压表法(U-R法):1、伏安法(U-I法) :E=U+Ir2、电流表法(I-R法):E=I(R+r)一、实验原理 null1、电路选择二、伏安法电路和器材的选择2、仪器选择:安培表:0~0.6A伏特表:0~3V滑动变阻器:选用阻值较小的,最大阻值10 Ω ~ 20Ω选用外接法的原因:误差最小null1:按原理图连接实物图三、实验步骤null2、移动滑动变阻器滑片使连入电路中的有效阻值最大(目的:保护电路)3、闭合电键,调节变阻器,使电流表的读数有明显示数,记录一组(I,U)值,断开电键。用同样的方法,移动滑片位置,测量多组(I,U)值,然后断开电键。4、断开电键,整理好器材null方法一:公式法改变R的阻值,从电流表和电压表中读取两组I、U的值,代入方程组联立求解,为了减小偶然误差,多测量几次I、U的值,算出E、r取平均值. 四、数据处理null方法二:图象法在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出几组的U,I值画出U-I图像 所得直线跟纵轴的交点即为电动势E的值,图线的斜率的绝对值即为内阻的值。null五、注意事项(1)本实验在电键闭合前,变阻器滑片应置于阻值最大位置处(2)使用内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大(滑动变阻器阻值不要太小,否则烧坏电源),每次读完数后立即断电,以免使电动势和内阻发生变化(3)要测出不小于6组I、U数据,且变化范围要大一些(4)画U—I图线时,应使图线通过仅可能多的点,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。(5)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)但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. null测定电池的电动势和内阻的误差分析第2课时null为了减小偶然误差数据处理方法有哪些?(1).求平均值法(2).U — I 图象法EI短*图象在纵轴上的截距为电源的电动势Enull例.用伏特表和安培表测定一节电池的电动势和内阻,因蓄电池内阻非常小,为防止调节变阻器时造成短路,电路中用了一个保护电阻R0,除开关、导线外,可供使用的实验器材还有: A.电流表(量程0.6A,3A) B.电压表(量程3V、15V) C.定值电阻(阻值1Ω,额定功率为5W) D.定值电阻(阻值10Ω,额定功率为10W) E.滑动变阻器(阻值范围0-10Ω,额定电流2A) F.滑动变阻器(阻值范围0-200Ω,额定电流1A) ⑴电流表和电压表各选哪个量程? ⑵定值电阻选哪个?变阻器选哪个?试说明你选择的理由null解析:因蓄电池的电动势为2V ,故电压表量程应选3V; 若电压表取10Ω,则电路中电流最大不超过0.2A,电流值偏小,不利于读数,故定值电阻只能取1Ω; 若电流表取3A ,为了便于读数(应使指针半偏及以上),此时电路中的电阻的变化范围太小,不利于操作,故电流表应取0.6A 档; 若滑动变阻器选F,当其电阻大于10Ω时,调节滑片,电流的变化范围极窄,且示数较小,即大于10Ω部分几乎无用,故不选F : 选 EI-U法 测E、r实验中误差分析1:利用U—I 图象I-U法 测E、r实验中误差分析1:利用U—I 图象1.电流表外接 解:作 U=E-Ir 图线如图实线所示:式中的U是路端电压, I 应是通过电源的电流, I真= I测 + IV = I测 +U/RV> I测 可见U越大, 差值(I真- I测 )就越大, U=0时,差值(I真 – I测 )也为0,null实际的U-I图线如图虚线所示:斜率增大∴ E测< E真 r测< r真该电路适用于滑动变阻器阻值很小 (电源内阻很小)的情况.I-U法 测E、r实验中误差分析1:利用U—I 图象2.电流表内接: 解:作 U=E-Ir 图线如图实线所示:式中的 I 是通过电源的电流, U应是路端电压,可见I 越大,差值 I RA就越大, I=0时差值为0 I-U法 测E、r实验中误差分析1:利用U—I 图象由闭合电路欧姆定律, Ir + I RA + UV =E,故 U路真= UA + UV = I RA +UV> UVnull实际的U-I图线如图虚线所示:∴ E测 =E真 r测 > r真该电路适用于滑动变阻器阻值很大 (电源内阻很大)的情况.测E、r实验中误差分析2:计算法测E、r实验中误差分析2:计算法1.电流表外接 若考虑电流表和电压表内阻,则有比较可得: E测 < E真 r测 < r真测E、r实验中误差分析2:计算法测E、r实验中误差分析2:计算法1.电流表内接 若考虑电流表RA和电压表内阻RV,则有比较可得: E测 = E真 r测 > r真测E、r实验中误差分析3:等效电源法测E、r实验中误差分析3:等效电源法实际电压表可以等效为 理想电压表和RV的并联,实际电流表可以等效为 理想电流表和RA的串联。 (1). I-U法测定E 和r 误差分析1.电流表外接 电路误差的主要来源是电流表的读数 小于实际的总电流 虚线部分可等效为一个电源,电压表测的是等效电源的路端电压,电流表测的是等效电源的总电流,故该电路测的是等效电源的电动势和内阻 根据等效电源知识有: 因故该电路误差极小 测E、r实验中误差分析3:等效电源法测E、r实验中误差分析3:等效电源法(1). I-U法测定E 和r 误差分析2.电流表内接 电路的误差主要来源是电压表的 读数小于实际的路端电压 虚线部分可等效为一个电源,电压表 测的是等效电源的路端电压,电流表测 的是等效电源的总电流,故该电路测的 是等效电源的电动势和内阻 根据等效电源知识有: 该电路测得的电动势虽然准确,但是由于 一般的电源的内阻很小,而电流表的内阻往往 比电源的内阻大,故该电路的测量误差很大。 测E、r实验中误差分析3:等效电源法(2). I-R 法 测定E 和r 误差分析测E、r实验中误差分析3:等效电源法根据等效电源知识有: 测E、r实验中误差分析3:等效电源法(3). U-R 法 测定E 和r 误差分析测E、r实验中误差分析3:等效电源法根据等效电源知识有: null1. 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, 画出的图线应为虚线所示:所以内电阻的测量值小于真实值。Cnull2.测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω)。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=4Ω,滑线变阻器R′,电键K,导线若干。 ①画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中 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)null3.已知太阳能电池组的电动势约为8V,短路电流约为4mA,为了精确测出它的电动势和内阻,除导线和开关外,可供选择的仪器有: A. 电流表, 量程5mA,内阻约10Ω B. 电流表, 量程20mA,内阻约40Ω C. 电压表, 量程5.0V,内阻约5kΩ D. 电压表, 量程15V,内阻约15kΩ E. 滑动变阻器电阻4 kΩ F. 滑动变阻器电阻40 kΩ (1) 为使实验尽可能方便、准确 ,应选用上述仪器中的 (用所给器材的代号填写). (2) 在虚线框内画出电路图. (3)该电路测得的电源电动势和真实值相比较 。测得的内电阻和真实值相比较 。(填偏大、偏小或相等)A C E相等偏大null 4.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1Ω,电压表(0-3V,3kΩ),电流表(0-0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω 2A)和 R2(100Ω 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= Ω.R11.500.85图线的斜率为0.7/0.37=1.85Ωr=1.85-RA=0.85 Ω
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