實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

第十二章

：第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻01實(shí)驗(yàn)原理02實(shí)驗(yàn)思路04課后練習(xí)及總結(jié)提升05實(shí)驗(yàn)步驟03測量數(shù)據(jù)處理方法一、實(shí)驗(yàn)原理

閉合電路的歐姆定律

二、實(shí)驗(yàn)思路

主要儀器原理電路圖電壓表、電流表、變阻器E=U1+I1rE=U2+I2r電流表、變阻箱E=I1R+I1rE=I2R+I2r電壓表、變阻箱三、測量數(shù)據(jù)處理方法

為減小測量誤差，本實(shí)驗(yàn)常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法。1、代數(shù)法

利用U、I值多求幾組E、r，計(jì)算平均值。

2、圖像法

以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)幾組I、U的測量數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，此時(shí)可大致看到，U－I圖象是一條斜向下的直線。如圖所示。

由E=U+Ir得，U=-rI+E，則U-I圖像中：（1）縱軸的截距等于電源電動(dòng)勢E；（2）橫軸的截距等于外電路短路時(shí)的短路電流I0（3）直線斜率的絕對值等于電源電動(dòng)勢的內(nèi)阻r。

四、實(shí)驗(yàn)步驟1、器材準(zhǔn)備

待測電源(如干電池、水果電池等)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電鍵和導(dǎo)線等。2、操作過程（1）確定電流表、電壓表的量程，按圖所示電路把器材連接好，如圖所示；

（2）把變阻器的滑動(dòng)片移到最左端使阻值最大；（3）閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣的方法測量并記錄幾組I和U的值。并填入下表：（4）斷開電鍵，整理好器材；（5）以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標(biāo)在坐標(biāo)圖上，過這些點(diǎn)作一條直線，根據(jù)縱軸截距求出電動(dòng)勢，根據(jù)斜率大小求出內(nèi)電阻。實(shí)驗(yàn)序號123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U63、數(shù)據(jù)處理

（1）代數(shù)法

分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組：分別解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值E＝（E1＋E2＋E3）/3，r＝(r1＋r2＋r3)/3作為測量結(jié)果。

（2）圖像法把測出的多組U、I值，在U－I圖中描點(diǎn)畫圖象，使U－I圖象的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)或使各坐標(biāo)點(diǎn)大致分布在直線的兩側(cè)，如圖所示，由U＝-rI+E可知：（1）縱軸截距等于電源的電動(dòng)勢E；（2）路端電壓為0時(shí)，橫軸截距等于外電路短路時(shí)的電流（3）直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻

注意：有時(shí)候縱坐標(biāo)不是從0開始計(jì)數(shù)。（4）若電源內(nèi)阻r＝0(理想電源)，則U＝E。4、注意事項(xiàng)（1）為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池（一般選用舊電池）和內(nèi)阻較大的電壓表。（2）閉合開關(guān)前，一定把滑動(dòng)變阻器滑片移到電阻最大的一端。（3）在電流表有明顯示數(shù)且穩(wěn)定后，再快速讀出電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源（防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻r的明顯變化）。（4）一般來說電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻都隨著使用時(shí)間的增長而變化，實(shí)驗(yàn)時(shí)不要長時(shí)間通電，只是在讀數(shù)時(shí)讓電路接通，其他時(shí)間要斷開電路。（5）實(shí)驗(yàn)中U取值不能太小，一般不得小于1V，測得的U、I值不少于6組。（6）若干電池的路端電壓變化不很明顯，作圖像時(shí)，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開始。如圖所示，此時(shí)圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢E，但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求出，即：

經(jīng)過IV修正后的圖線為A′B，可看出AB的斜率絕對值和在縱軸上的截距都小于A′B，即實(shí)測的E和r都小于真實(shí)值。1、（多選）如圖所示是某電源的伏安特性曲線，則下列結(jié)論正確的是(

)A、電源的電動(dòng)勢為6.0VB、電源的短路電流為0.5AC、電流為0.2A時(shí)的外電阻是28.4ΩD、電源的內(nèi)阻為12Ω當(dāng)堂訓(xùn)練AC2、做“用電流表和電壓表測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)，可供選用的器材有：A．電流表(量程：0～0.6A

RA＝1Ω)B．電流表(量程：0～3A

RA＝0.6Ω)C．電壓表(量程：0～3V

RV＝5kΩ)D．電壓表(量程：0～15V

RV＝10kΩ)E．滑動(dòng)變阻器(范圍：0～10Ω額定電流：1.5A)F．滑動(dòng)變阻器(范圍：0～2kΩ額定電流：0.2A)G．待測電源(一節(jié)一號干電池)、開關(guān)、導(dǎo)線若干

(1)請畫出能使本實(shí)驗(yàn)測量精確程度較高的實(shí)驗(yàn)電路圖。(2)電路中電流表應(yīng)選用