測量電池的電動勢和內(nèi)阻-誤差分析

1、測定電池的電動勢和內(nèi)阻測定電池的電動勢和內(nèi)阻誤差分析誤差分析復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：問題問題1.測定電池的電動勢和內(nèi)阻有哪些方法？測定電池的電動勢和內(nèi)阻有哪些方法？VAE rR內(nèi)接法內(nèi)接法外接法外接法VAErR1、I-U法；法；用用電壓表電壓表、電流表電流表測電池的測電池的E、r11EUI r22EUI r由 122112IUIUEII2112UUrII2、 I-R法；法；用用電流表電流表、定值電阻定值電阻測電池的測電池的E、r電電阻阻箱箱旋鈕式電阻箱旋鈕式電阻箱插孔式電阻箱插孔式電阻箱)(11rRIE)(22rRIE由由 212121)(IIRRIIE211122IIRIRIr3、 U-R法；法；用用電

2、壓表電壓表、定值電阻定值電阻測電池的測電池的 E、r；電阻箱電阻箱rRUUE111rRUUE222由由 21122121)(RURURRUUE21122121)(RURUUURRr問題問題2.為了減小偶然誤差數(shù)據(jù)處理方法有哪些？為了減小偶然誤差數(shù)據(jù)處理方法有哪些？(1).求平均值法求平均值法(2).U I 圖象法圖象法12.nrrrrn12.nEEEEn0I/AU/VEI短短*圖象在縱軸上的截距為電源的電動勢圖象在縱軸上的截距為電源的電動勢E=UIr*例例. .用伏特表和安培表測定一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻，用伏特表和安培表測定一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻，因蓄電池內(nèi)阻非常小，為防止調(diào)節(jié)變阻器時造成短路

3、，因蓄電池內(nèi)阻非常小，為防止調(diào)節(jié)變阻器時造成短路，電路中用了一個保護(hù)電阻電路中用了一個保護(hù)電阻R R0 0，除開關(guān)、導(dǎo)線外，可供，除開關(guān)、導(dǎo)線外，可供使用的實驗器材還有：使用的實驗器材還有：A.A.電流表（量程電流表（量程0.6A,3A0.6A,3A） B.B.電壓表（量程電壓表（量程3V3V、15V15V）C.C.定值電阻（阻值定值電阻（阻值11，額定功率為，額定功率為5W5W）D.D.定值電阻（阻值定值電阻（阻值1010，額定功率為，額定功率為10W10W）E.E.滑動變阻器（阻值范圍滑動變阻器（阻值范圍0-100-10，額定電流，額定電流2A2A）F.F.滑動變阻器（阻值范圍滑動變阻器（

4、阻值范圍0-2000-200，額定電流，額定電流1A1A）電流表和電壓表各選哪個量程電流表和電壓表各選哪個量程？定值電阻選哪個？變阻器選哪個？試說明你選擇的理由定值電阻選哪個？變阻器選哪個？試說明你選擇的理由(3)(3)引起實驗系統(tǒng)誤差的主要原因引起實驗系統(tǒng)誤差的主要原因外接法外接法VAErR解析：解析：1電壓表的選擇電壓表的選擇因蓄電池的電動勢為因蓄電池的電動勢為2V ，故電壓表量程應(yīng)選，故電壓表量程應(yīng)選3V；2定值電阻定值電阻若定值電阻取若定值電阻取10,則電路中電流最大不超過則電路中電流最大不超過0.2A,電流值偏電流值偏小，不利于讀數(shù)，故定值電阻只能取小，不利于讀數(shù)，故定值電阻只能取1

5、；3電流表的選擇電流表的選擇若電流表取若電流表取3A ，為了便于讀數(shù)（應(yīng)使指針半偏及以上），為了便于讀數(shù)（應(yīng)使指針半偏及以上），此時電路中的電阻的變化范圍太小，不利于操作，故電流此時電路中的電阻的變化范圍太小，不利于操作，故電流表應(yīng)取表應(yīng)取0.6A 檔；檔；4滑動變阻器擇滑動變阻器擇選若滑動變阻器選選若滑動變阻器選F，當(dāng)其電阻大于，當(dāng)其電阻大于10時，調(diào)節(jié)滑片，電時，調(diào)節(jié)滑片，電流的變化范圍極窄，且示數(shù)較小，即大于流的變化范圍極窄，且示數(shù)較小，即大于10部分幾乎無用，部分幾乎無用，故不選故不選F 答案：答案： 選選 E E引起實驗系統(tǒng)誤差的主要原因：由于電壓表的分流作用造引起實驗系統(tǒng)誤差的主要

6、原因：由于電壓表的分流作用造成電流表的讀數(shù)總是比電源實際輸出電流小成電流表的讀數(shù)總是比電源實際輸出電流小I-U法法 測測E、r實驗中誤差分析實驗中誤差分析1：利用：利用UI 圖象圖象1.電流表外接電流表外接 解：作解：作 U=E-Ir 圖線如圖實線所示：圖線如圖實線所示：UIE測測UI測測式中的式中的U是路端電壓是路端電壓, I 應(yīng)是通過電源的電流，應(yīng)是通過電源的電流， I真真= I測測 + IV = (I測測 +U/RV)可見可見U越大，越大， 差值差值(I真真- I測測 )就越大，就越大， U=0時，差值時，差值(I真真 I測測 )也為也為0，實際的實際的U-I圖線如圖虛線示：斜率增大圖線

7、如圖虛線示：斜率增大E真真I實實 E測測 E真真 r測測 r真真該電路適用于該電路適用于滑動變阻器阻值很大滑動變阻器阻值很大 (電源內(nèi)阻很大電源內(nèi)阻很大)的情況的情況.I-U法法 測測E、r實驗中誤差分析實驗中誤差分析1：利用：利用UI 圖象圖象VAE rR內(nèi)接法內(nèi)接法測測E、r實驗中誤差分析實驗中誤差分析2：計算法計算法外接法外接法VAErR1.電流表外接電流表外接 11EUI r測22EUI r測由 122112I UI UEII測2112UUrII測若考慮電流表和電壓表內(nèi)阻，則有若考慮電流表和電壓表內(nèi)阻，則有12212112()()VI UI UEUUIIR212112()VUUrUUI

8、IR111()VUEUIrR由 222()VUEUIrR比較可得： E E測測 E E真真 r r測測 r r r真真測測E、r實驗中誤差分析實驗中誤差分析3：等效電源法等效電源法實際電壓表可以等效為實際電壓表可以等效為 理想電壓表和理想電壓表和RV的并聯(lián)的并聯(lián)，實際電流表可以等效為實際電流表可以等效為 理想電流表和理想電流表和RA的串聯(lián)的串聯(lián)。 (1). I-U法測定法測定E 和和r 誤差分析誤差分析1.電流表外接電流表外接 外接法外接法VAErR電路誤差的主要來源是電流表的讀數(shù)電路誤差的主要來源是電流表的讀數(shù)小于小于實際的總電流實際的總電流 ErVAR理想RVE測r測虛線部分可等效為一個電

9、源，電壓表測的是等效電源虛線部分可等效為一個電源，電壓表測的是等效電源的路端電壓，電流表測的是等效電源的總電流，故該的路端電壓，電流表測的是等效電源的總電流，故該電路測的是等效電源的電動勢和內(nèi)阻電路測的是等效電源的電動勢和內(nèi)阻 根據(jù)等效電源知識有：根據(jù)等效電源知識有： 真真真測EErRREVV真真真測rrrRRrVV 因因VRr真故該電路誤差極小故該電路誤差極小 測測E、r實驗中誤差分析實驗中誤差分析3：等效電源法等效電源法(1). I-U法測定法測定E 和和r 誤差分析誤差分析2.電流表內(nèi)接電流表內(nèi)接 VAE rR內(nèi)接法內(nèi)接法電路的誤差主要來源是電壓表的電路的誤差主要來源是電壓表的讀數(shù)讀數(shù)小

10、于小于實際的路端電壓實際的路端電壓 VAErR理想理想E測r測RA虛線部分可等效為一個電源，電壓表虛線部分可等效為一個電源，電壓表測的是等效電源的路端電壓，電流表測測的是等效電源的路端電壓，電流表測的是等效電源的總電流，故該電路測的的是等效電源的總電流，故該電路測的是等效電源的電動勢和內(nèi)阻是等效電源的電動勢和內(nèi)阻 根據(jù)等效電源知識有：根據(jù)等效電源知識有： 真測EE真真測rrRrA 該電路測得的電動勢雖然準(zhǔn)確，但是由于該電路測得的電動勢雖然準(zhǔn)確，但是由于一般的電源的內(nèi)阻很小，而電流表的內(nèi)阻往往一般的電源的內(nèi)阻很小，而電流表的內(nèi)阻往往比電源的內(nèi)阻大，故該電路的測量誤差很大。比電源的內(nèi)阻大，故該電路

11、的測量誤差很大。 (2). I-R 法法 測定測定E 和和r 誤差分析誤差分析測測E、r實驗中誤差分析實驗中誤差分析3：等效電源法等效電源法AErR理想理想E測r測RA原理同原理同根據(jù)等效電源知識有：根據(jù)等效電源知識有： 真測EE真真測rrRrA(3). U-R 法法 測定測定E 和和r 誤差分析誤差分析測測E、r實驗中誤差分析實驗中誤差分析3：等效電源法等效電源法原理同原理同ErVR理想理想RVE測r測根據(jù)等效電源知識有：根據(jù)等效電源知識有： 真真真測rrrRRrVV真真真測EErRREVV1. 如圖是測量電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于誤差的說法，正確如圖是測量電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于誤差的說

12、法，正確的是的是 ( )A .由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值；由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值；B. 由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值；由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值；C. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值；由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值；D. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值；由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值； vA解解: E = U + Ir ， I=(IA +U/RV) ，由于電壓表的分流作由于電壓表的分流作用，對于每個電壓值用，對于每個電壓值U1 ，測得

13、的電流，測得的電流IA小于總電流小于總電流I1，U越越大，大，I A跟跟I1相差越大，相差越大， 畫出的圖線應(yīng)為畫出的圖線應(yīng)為虛線虛線所示：所示：UIU1IAI1所以內(nèi)電阻的測量值小于真實值。所以內(nèi)電阻的測量值小于真實值。C2.測量電源測量電源B的電動勢的電動勢E及內(nèi)阻及內(nèi)阻r（E約為約為4.5V，r約為約為1.5）。）。器材器材: 量程量程3V的理想電壓表的理想電壓表V，量程，量程0.5A的的 電流表電流表A（具有一定內(nèi)阻），固定電阻（具有一定內(nèi)阻），固定電阻 R=4，滑線變阻器，滑線變阻器R，電鍵，電鍵K，導(dǎo)線若干。，導(dǎo)線若干。畫出實驗電路原理圖。圖中各元件需用題目中畫出實驗電路原理圖。圖

14、中各元件需用題目中給出的符號或字母標(biāo)出。給出的符號或字母標(biāo)出。實驗中，當(dāng)電流表讀數(shù)為實驗中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U2。則可以。則可以求出求出E= ，r= 。（用（用I1，I2，U1，U2及及R表示）表示）122112IUI UEII2112UUrRII3.已知太陽能電池組的電動勢約為已知太陽能電池組的電動勢約為8V，短路電流約為，短路電流約為4mA，為了精確測出它的電動勢和內(nèi)阻，除導(dǎo)線和開，為了精確測出它的電動勢和內(nèi)阻，除導(dǎo)線和開關(guān)外，可供選擇的儀器有：關(guān)外，可供選擇的儀器有：A. 電流表電流表

15、, 量程量程5mA，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約10B. 電流表電流表, 量程量程20mA，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約40C. 電壓表電壓表, 量程量程5.0V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約5kD. 電壓表電壓表, 量程量程15V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約15kE. 滑動變阻器電阻滑動變阻器電阻4 k F. 滑動變阻器電阻滑動變阻器電阻40 k (1) 為使實驗盡可能方便、準(zhǔn)確為使實驗盡可能方便、準(zhǔn)確 ，應(yīng)選用上述儀器中，應(yīng)選用上述儀器中的的 （用所給器材的代號填寫）（用所給器材的代號填寫）. (2) 在虛線框內(nèi)畫出電路圖在虛線框內(nèi)畫出電路圖.(3)該電路測得的電源電動勢和真實值相比較該電路測得的電源電動勢和真實值相比較 。測得的內(nèi)電阻和真實值相比較測得的內(nèi)電阻和真實值相比較 。(填偏大、偏小填偏大、偏小或相等或相等)A C EA V 相等相等偏大偏大 4.某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)某同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻，已知干電池的電動勢約為阻，已知干電池的電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約1，電壓，電壓表表(0-3V,3k),電流表電流表(0-0.6A,1.0),滑動變阻器有滑動變阻器有R1(10 2A)和和 R2(100 0.1A)各一只各一只;(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選用實驗中滑動變阻器應(yīng)選用 (選填選填R1或或