沪科技版（2020）必修第三册第六节 电源电动势及内阻的测量优秀ppt课件

这是一份沪科技版（2020）必修第三册第六节 电源电动势及内阻的测量优秀ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了学习目标，学生实验，基本原理，设计电路图，实验器材，路端电压U，电流I，滑动变阻器，U2＋I2r，平均值等内容，欢迎下载使用。

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.
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。
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。
伏安法测电源电动势和内阻（U-I法）
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
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
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.
（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；
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.
（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_________________.
③图线斜率的绝对值为 ，即r＝_____＝___，如图所示.
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
（4）根据U-I图像和并联电路电压特点知： ①电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。②电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。
（1）电压表测路端电压；电流表测流过滑阻的电流；通过电源的电流等于电流表测得的电流与流过电压表的电流之和。故误差来源：电压表分流。
（2）由部分电路欧姆定律知：路端电压越大，电压表分流越多。因此U-I图像修正如图所示。
（1）电流表测通过电源的电流；路端电压等于电压表测得的电压与电流表的两端电压之和。故误差来源：电流表表分压。
（4）根据U-I图像和串联电路电压特点知： ①电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小②电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误差
（2）由部分电路欧姆定律知：通过电源的电流越大，电流表分压越多。因此U-I图像修正如图所示。
与前面伏安法测电阻中讲的“大内偏大，小外偏小”也吻合。
8、注意事项（1）为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻 的电压表.（2）实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化.（3）当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像，纵轴起点可不从零开始.
纵轴单位可取得小一些.如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的 ，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点，用r＝_____求出.
例1　(2020·福建莆田第一中学高二期末)某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有：A.电压表V：0～3 V～15 VB.电流表A：0～0.6 A～3 AC.滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A)D.滑动变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A)E.电阻箱R(0～999.9 Ω)F.开关和导线若干
(1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)，电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，滑动变阻器应选用____(选填字母代号“R1”或“R2”)；
解析　由题图丙可知，电流小于0.6 A，故电流表应选用的量程为0～0.6 A；而电池的电动势约为1.5 V，故电压表应选用的量程为0～3 V；为了调节方便并能减小误差，故滑动变阻器应选用R1.
(2)根据实验要求在图5甲虚线框中画出电路图，并将图乙所示的实物连接成实验电路；
答案　见解析图(a)　见解析图(b)
解析　电路图如图(a)所示，实物图如图(b)所示.
(3)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝____ V，内电阻r＝____ Ω.
解析　U－I图像的纵轴截距表示电池的电动势，故该电池的电动势E＝1.5 V；
例2　某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 Ω的保护电阻R0，实验电路如图6甲所示.(1)请按图甲电路原理图把图乙实物电路利用笔画线代替导线连接起来.
解析　对照电路图连线即可，要注意电表的正负极，实物图连线如图所示.
(2)该同学顺利完成实验，测得如表所示的数据，请根据数据在图丙坐标系中画出U－I图像，由图知：电池的电动势为_______，内阻为_______.(结果均保留2位有效数字)
解析　描点作图如图所示.
纵轴截距为1.5，所以电动势E＝1.5 V，
则内阻r＝(3.0－2.5) Ω＝0.5 Ω.
(3)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验系统误差的原因是_______________.
解析　电流表所测的电流小于通过电池的电流，因为电压表内阻有分流作用.
(4)实验所得的电池的电动势和内阻的测量值与真实值比较：E测___E真，r测____r真.(均填“<”“＝”或“>”)
解析　保护电阻等效到电池的内部，电压表测的电压为外电压，电流表所测的电流偏小，作出U－I图线的测量图线和实际图线，如图所示，虚线表示实际图线，从图线可以看出，电动势和内阻的测量值均小于真实值.