高中物理实验测定电池电动势和内阻
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高中物理测电源电动势和内阻实验报告篇一:高中物理测定电源电动势和内阻总结测定电源电动势和内阻1. 实验原理本实验的原理是闭合电路欧姆定律.1) 具体方法a) 利用实验图10-1所示电路,改变滑动变阻器的阻值,从电流表、电压表中读出几组U、I值,由U=E-Ir,可得:U1?E?I1r,U2?E?I2r,解之得:I1U2?I2U1?E??I1?I2??r?U2?U1?I1?I2b) 利用如实验图10-1所示的电路,通过改变R的阻值,多测几组U、I的值,并且变化范围昼大些,然后用描点法在U-I图象中描点作图,由图象纵截距找出E,由图象斜率tan?所示.?UE??r?IIm找出内电阻,如实验图10-2由于电源内阻r很小,故电流表对电源而言要外接,不然的话,测r?r?Rg内阻测量的误差太大.由于偶数误差的存在,方法的结果可能存在较大的误差,因此在实验中采取方法处理数据.2. 实验器材电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池.3. 实验步骤1) 恰当选择实验器材,照图连好实验仪器,使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端.2) 闭合开关S,接通电路,记下此时电压表和电流表的示数. 3) 将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置,记下此时电压表和电流表的示数.4) 继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置,记下各位置对应的电压表和电流表的示数.5) 断开开关S,拆除电路.6) 在坐标纸上以U为纵轴,以I为横轴,作出U—I图象,利用图象求出E、r.4. 数据处理的方法1) 本实验中,为了减小实验误差,一般用图象法处理实验数据,即根据各次测出的U、I值,做U-I图象,所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E,图线斜率的值即r为电源的内阻r,即?UE??IIm.如实验图10-2所示.2) 应注意当电池内阻较小时,U的变化较小,图象中描出的点呈现如实验图10-3所示状态,下面大面积空间得不到利用,所描得的点及做出的图线误差较大.为此,可使纵轴不从零开始,如实验图10-3所示,把纵坐标比例放大,可使结果误差小些.此时,图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势,但图线与横轴的交点不再代表短路状态,计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点,由它们的坐标值计算出斜率的绝对值,即为内阻r.5. 实验误差分析1) 偶然误差:主要于电压表和电流表的读数以及作U—I图象时描点不很准确.2) 系统误差a) 电流表相对电源外接如图,闭合电路的欧姆定律U=E-Ir中的I是通过电源的电流,而图1电路由于电压表分流存在系统误差,导致电流表读数(测量值)小于电源的实际输出电流(真实值)。
高二物理实验:测定电源的电动势和内阻【实验目的】测定电池的电动势和内电阻【实验原理】由闭合电路的欧姆定律E =U+Ir知,路端电压U=E—Ir,对给定的电源,E、r 为常量,因此路端电压U是电流I的一次函数。
将电池、电流表、电压表,可变电阻连接成如图所示的电路,改变可变电阻R的阻值,可以测得多组I、U值。
将它们描在U—I坐标中,图线应该是一条直线。
显然,直线在U坐标上的截距值就是电池电动势,直线斜率的绝对值就是电池的内阻的大小。
上述用作图的方法得出实验结果的方法,具有直观、简便的优点。
1、图 2.6-1中,电源电动势E、内电阻r,与路端电压U、电流I的关系可写为E=______________。
(1)2、图2.6-2中,电源电动势E、内电阻r、电流I、电阻R的关系可写为E=______________。
(2)3、图2.6-3中电源E、内电阻r、路端电压U、电阻R的关系可写为E=______________。
(3)【实验器材】电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、直尺实验步骤操作规范一.连接实验电路1.将电流表、电压表机械调零2.布列实验器材,接图连接实验电路图2.6-1 1.若表针不在零位,用螺丝刀旋动机械调零螺钉,使其正对2.⑴实验器材应放置在合适的位置,应使电键、滑动变阻器便于操作;电表刻度盘应正对实验者⑵电键接入电路前,处于断开位置;闭合电键前,滑动变阻器阻值置于最大;导线连接无“丁”字形接线⑶电流表量程0.6A,电压表量程3V二.读取I、U数据1.调节滑动变阻器的阻值,闭合电键,读取一组电流表和电压表的读数2.改变滑动变阻器的阻值,闭合电键,读取电流表和电压表读数,共测5-10组 1.⑴滑动变阻器的阻值由大到小变化,使电路中电流从小到大平稳地改变,适时地读取I、U 读数⑵电流表和电压表读数正确,有估读⑶必要时要及时改变电表量程2.每次实验后,都要及时断开电源三.拆除电路,仪器复原E r S【数据记录】1 2 3 4 5 6U/I/【作图U-I】【注意事项】1.使用内阻大些(用过一段时间)的干电池,在实验中不要将I调得过大,每次读完U、I 读数立即断电,以免于电池在大电流放电时极化现象过重,E、r明显变化.2.在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧,而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差.3.如果下部大面积空间得不到利用,为此可使坐标不从零开始,有时也可以把坐标的比例放大,可使结果的误差减小些.此时图线与横轴交点不表示短路电流.4.计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用r=|ΔU/ΔI|计算出电池的内阻r.。
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第3节实验:电池电动势和内阻的测量核心素养物理观念科学思维科学探究知道测定电池的电动势和内阻的实验原理:闭合电路的欧姆定律。
1.会设计测定电池电动势和内阻的“伏安法”“伏阻法”“安阻法”的电路图。
2.体会图像法处理数据的优势,体会“化曲为直”的思想方法。
1.根据“伏安法”测定电池电动势和内阻的原理,会选用实验器材、正确连接电路、规范实验操作。
2.能进行分组、自主合作探究,并对信息进行数据处理。
一、实验目的1.理解测量电源的电动势和内阻的基本原理,体验测量电源的电动势和内阻的实验过程。
2.会用解析法和图像法求解电动势和内阻。
3.掌握利用仪器测量电源电动势和内阻的方法,并能设计简单的电路和选择仪器。
二、实验方案设计1.伏安法:由E=U+Ir知,只要测出U、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r,电路图如图所示。
2.安阻法:由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,电路图如图所示。
3.伏阻法:由E=U+UR r知,如果能得到U、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,电路图如图所示。
三、实验器材在不同的方案中需要的实验器材略有不同,分别如下:方法1:待测电池一节,电流表、电压表各一个,滑动变阻器一个,开关一个,导线若干,坐标纸。
方法2:待测电池一节,电流表一个,电阻箱一个,开关一个,导线若干。
方法3:待测电池一节,电压表一个,电阻箱一个,开关一个,导线若干。
四、实验步骤(以方法1伏安法为例)1.电流表用0~0.6 A量程,电压表用0~3 V量程,按实验原理图连接好电路。
2.把滑动变阻器的滑片移到一端,使其阻值最大。
3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I1、U1)。
用同样的方法测量几组I、U值。
4.断开开关,整理好器材。
5.处理数据,用解析法和作图法求出电池的电动势和内阻。
五、数据处理为减小测量误差,本实验常选用以下两种数据处理方法:1.公式法利用依次记录的多组数据(一般6组),分别记录如表所示:实验序号12345 6I/A I1I2I3I4I5I6U外/V U1U2U3U4U5U6分别将1、41122,E3、r3,求出它们的平均值E=E1+E2+E33,r=r1+r2+r33作为测量结果。
实验:测定电池的电动势和内阻知识集结知识元实验:测定电池的电动势和内阻知识讲解实验测定电源的电动势和内阻一、伏安法测电源电动势和内阻:(一)实验目的1.掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法。
2.学会用图象法求电源的电动势和内阻。
(二)实验原理1.实验依据闭合电路欧姆定律。
2.实验电路如图所示3.E和r的求解由U=E-Ir,得:,解得:4.作图法数据处理如图所示。
(1)图线与纵轴交点为E。
(2)图线与横轴交点为。
(3)图线的斜率绝对值表示。
(三)实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等。
(四)实验步骤1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按图连接好电路。
2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。
3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1)。
用同样方法测量出多组I、U值。
填入表格中。
4.断开开关,拆除电路,整理好器材。
(五)数据处理本实验中数据的处理方法:一是联立方程求解的公式法,二是描点画图法。
第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法一:联立六组对应的U、I数据,数据满足关系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r……让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小。
方法二:在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系,在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率绝对值即为电池的内阻r,即。
(六)注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。
2.在实验时,电流不能过大,通电时间不能太长,以免对E与r产生较大影响。
测定电池电动势和内阻的六种方法一.利用电压表和电流表测定电池电动势和内阻(伏安法)实验原理:由闭合电路欧姆定律E=U+Ir ,设计如图1所示的电路,改变滑动变阻器R的阻值,测几组不同的I、U值,获得实验数据。
数据处理:可以联立方程组,利用公式法和平均值法求出电池电动势和内阻。
也可以画出U-I关系图象,如图2所示,据E=U+Ir的变形得:U=-rI+E。
由图象可得,图线纵截距为电源的电动势E、斜率的绝对值为电源的内阻r,图线横截距为短路电流IE短=r。
例1.在“测定电池电动势和内阻”的实验中,(1)第一组同学利用如图3实验电路进行测量,电压表应选择量程(填“3V”或“15V”),实验后得到了如图4所示的U-I图象,则电池内阻为Ω.(2)第二组同学也利用图3的电路连接测量另一节干电池,初始时滑片P在最右端,但由于滑动变阻器某处发生断路,合上电键后发现滑片P向左滑动一段距离x后电流表才有读数,于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系图,如图5所示,则根据图象可知,电池的电动势为 V,内阻为Ω.解析:(1)当用图3的实验装置进行测量时,由于一节干电池的电动势为1.5V,所以电压表量程应选3V;从图4中的U-I图象可知,图线的斜率表示干电池的内阻,即为r=∆U1.∆I=45-1.000.30Ω=1.5Ω.(2)由图5可知当电路中电流表的示数为零时,电压表示数为1.5V,即干电池的电动势为1.5V;当路端电压为1.35V时,电路中电流为0.15A,则电池内阻为r=U内-1.35I=1.50.15Ω=1Ω.点评:本题考查了利用伏安法测电池电动势和内阻实验原理和图象法、公式法处理实验数据,还考查了学生利用图象分析实验现象和处理数据的能力。
解本题的关键是识别并利用图象,明确图象所反映的物理意义。
二.利用电压表和电阻箱测定电池电动势和内阻(伏阻法)实验原理:由闭合电路欧姆定律E=U+Ir=U+URr,设计如图9所示电路,改变电阻箱R的阻值,测得几组不同的R、U值,获得实验数据。