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课件网) 10.6 电源电动势和内阻的测量 第十章 简单的串联、并联组合电路 第1课时 伏安法测电池电动势和内阻 掌握伏安法测量电池电动势和内阻的原理,会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理. 【学习目标】 21世纪以来,电池工艺日新月异,一些实验室在研制柔性纺织电池(图10-49),它不仅可以提供电能,同时还可以像普通的棉布一样柔韧。未来有望突破可穿戴产品的技术障碍,打开可穿戴智能电器和智能布料的大门。无论何种电源,电动势和内阻总是标志电源特性的两个重要参数。 导入新课 一、电源电动势和内阻如何测量? 在一个闭合电路中,电源电动势、外电阻和内电阻等物理量取决于电源和用电器的性质,与电路是否工作无关;而电流、外电压和内电压等物理量则反映了电路工作状态。这六个物理量通过部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律相互联系,从而使我们可以有很多种测量电源电动势和内阻的方法。 电源电动势E、内电阻r与外电压U、电流I的关系可以写成 如果能测出U、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,联立求解可得E和r。因此,用一个滑动变阻器,加上测量电压、电流的仪器,就能测定电源的电动势E和内阻r,如图所示。 二、学生实验 伏安法测电源电动势和内阻(U-I法) 1、基本原理 ①U:路端电压; I:通过电源的电流; E:待测电动势; r: 待测内阻; ②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: E = U1 + I1r E = U2 + I2r 2、设计电路图 A V S 甲 R A V S 乙 R (外接法) (内接法) 伏安法 伏安法 通过改变多次滑动变阻器的阻值(外电阻),测出相应的外电压(伏特表读数)、电流(安培表读数),利用解方程的办法或图象法求得电动势E和内阻r。 电流表 电压表 滑动变阻器 开关、导线及坐标纸、铅笔 (选择量程接近电源电动势) 选用阻值较小的,最大阻值10 ─ 20Ω 被测电池 (干电池) 3、实验器材 4、物理量的测量 和 两个物理量.而仅测两组U、I数据,联立方程解得E和r,误差可能较大,应该多次测量,并对数据处理,才能减小误差.所以应该使用 改变外电路电阻,进行多次测量. 路端电压U 电流I 滑动变阻器 (2)把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大; (3)闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数, 记录一组电流表和电压表的示数,用同样的方法测量 并记录几组I和U的值; (4)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图象中找出E和r; (1)确定电流表、电压表的量程,按图所示电路把器材连接好; 5、实验步骤 A V S R 6、数据处理 注意:利用解方程组的方法求解E和r的优点是简单,缺点则是有可能产生较大的误差。因此一般采用图象法求解E和r. U2+I2r 平均值 (2)作图法: ①以U为纵坐标,I为横坐标,建立平面直角坐标系,根据几组U、I测量数据,在坐标系中描点,作U-I图像. ②将图线两侧延长,纵轴截距点是断路的路端电压,它的数值就是____ ;横轴截距点是路端电压U=0时的电流,它的数值就是_____ _____. 电源 电动势E 短路 ③图线斜率的绝对值为 , 即r=_____=___,如图所示. 电源的内阻r 7.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图像时描点不准确. 方法一:U-I图像修正法 A V 甲 电流表外接法 闭合电路的欧姆定律: -- . . . . . I U 真实值 测量值 r 测 < r真 E测