串联电池组电压测量方法分析与研究

探究串联电路中电压的规律感知目标学习目标知识目标1.通过探究实验，得出串联电路中电压的规律，学习科学探究的方法.2.在实验过程中，训练连接电路的根本技能.3.通过实验，训练正确识记、使用电压表的技能.能力目标1.通过观察和实验，探究串联电路中电压的规律，提高学生对问题的探究能力.2.通过学生的亲自实验，培养他们初步的观察能力和动手操作的实验能力.3.通过对实验结论的归纳和总结，培养学生的概括能力.情感目标1.通过学生探究活动，激发学生学习兴趣，培养学生热爱科学、积极研究、探索科学知识的精神.2.通过同学们共同的实验过程，培养学生严谨的科学态度和协作精神.重点难点重点：通过实验探索串联电路中电压的规律.难点：组织指导学生在探究过程中认真观察，仔细分析，得出恰当的结论.器材多媒体课件、电池组、小灯泡〔带座〕、开关、导线假设干。

教师活动学生活动设计意图复备标注启动课堂新课引入前提测评画出由两个灯泡组成的串、并联电路的电路图。

串、并联电路电流的规律：串联电路中各点的电流关系：各点的电流相等并联电路中各点的电流关系：干路中的电流等于各支路的电流引导学生提出：电路中的电压有什么样的关系？也和电流一样，处处相等吗？学生画图，教师巡视，选出较好的图，用投影仪放大.思考：你已经了解了串联电路的哪些知识，还想知道哪些内容，还有什么问题？A.电路中的电流处处相等.B.表工作的时候必须串联在电路中.鼓励学生提高学生的学习兴趣，培养学生的能力教师活动学生活动设计意图复备标注教学过程二．探索新知1.串联电路中电压的规律。

结合前面实验思考一下：〔一〕提出问题串联电路中各点的电压有什么关系？(二)猜测或假设串联电路中各点之间电压之间有什么关系？各组讨论一下，并提出自己的猜测，在交流时，说出你提出猜测的理由。

猜测：理由：〔三〕设计实验针对你的猜测设计实验，注意要考虑下面问题：〔1〕实验器材〔2〕实验电路图〔3〕实验方案〔怎麽做？〕(四)进行实验：进行实验，记录数据和记录发现的问题发现的问题：(五)分析与交流断开开关断开开关，整理实验数据，讨论分析实验数据，看能得出什么结论。

探究串并联电路电压规律 1、小芳在“探究串联电路电压特点”的实验中，连接好了的实物电路图如图甲所示，请你协助完成：

（1）在方框内画出与图甲对应的电路图，并在电路图中标上L1、L2。 （2）在某次测量时，电压表的示数如图乙所示，此时灯L1两端的电压为 V。 （3）闭合开关后，小芳发现L1、L2均不发光，电压表有示数且大小接近3V，则电路中出现的故障可能是L1

发生了 （选填“短路”或“断路”）。

（4）排除故障后，小芳在测量了灯L1两端的电压后，断开开关，然后将导线AE的A端松开，接到D接线柱上，测量灯L2两端的电压，这一做法会造成 。

2、探究“串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系”的实验电路如图10所示。

(1)在连接电路时，开关必须 。 (2)为了使探究得出的结论具有普遍意义，L1、L2应该选择规格 的灯泡。（选填“相同”或“不相同”）

(3)故障排除后，小梦完成三次实验，并记录了数据。第3次实验时L2两端的电压如图10所示，请填入表格中。

次数 AB间的电压/V BC间的电压/V AC间的电压/V 1 1.0 1.8 2.8 2 1.2 1.6 2.8 3 1.1 (4)分析表中的数据，可得出的结论为： 3、李瑞同学在参加六盘水市物理实验技能大赛时，对串联电路电压规律进行了探究。 【猜想与假设】串联电路总电压等于各用电器两端电压之和。 【设计与进行实验】 ①按图所示的电路图连接电路； ②闭合开关，用电压表测出L1两端的电压； ③在测L2两端的电压时，李瑞同学为了节省时间，采用以下方法：电压表所接的B点不动，只断开A点，并改接到C点上；

④测出AC间的电压。 （1）在拆接电路时，开关必须 ； （2）李瑞同学用上面的方法能否测出L2两端的电压？ ，为什么？ ；

UAB/V UBC/V UAC/V 2.4 1.4 3.75 （3）方法改进后，实验数据记录如上表，李瑞同学分析后得出结论：串联电路总电压不等于各用电器两端的电压之和；他的结论与猜想是否相符 ；这个实验在设计方案上还存在的不足之处是 （写出一条）。

“串、并联电路电压特点实验为何存在误差”主题科学实验探究摘要：众所周知，在科学实验中，误差不可避免，只能减小。

然而，在研究“串、并联电路电压特点”的实验中发现，不仅实验所得的数据与书上所给出的结论相悖，而且存在的误差十分之大。

在惊讶之余，产生了这样的疑问：为何会存在这么大的误差？是什么原因造成的？对实验中所用的导线与开关是否是零电阻产生了疑问，对此展开了一系列的实验探究……关键词：串联；并联；电压；误差；实验一、背景分析在八年级上册的科学课本中，有许多不同的实验，在这些实验的操作过程中，我们会发现许多问题，而如何在课余时间科学合理地探究在实验操作过程中所遇到的问题，也成为我们在课后自主学习与探究的重点与难点。

探究串并联电路电压特点的实验是八年级上学期科学电学部分的一个较为重要的实验，此实验所得的结论与欧姆定律相结合的题目是此学期科学电学部分的一个难点。

而当学生在学校的实验室中按课本上的指示进行此实验、记录实验所得数据时，发现在串联电路实验时U1+U2二、实验探究我们知道误差是测量值与真值之差异。

在物理实验中离不开对物理量的测量，在不考虑温度因素的情况下，由于仪器、实验条件、环境等因素的限制，物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会不可能避免地存在着一定的差异。

当前中学物理实验室所用的直流电表大部分都是磁电式电表，由于自身制造存在着较大的误差，根据技术标准为2.5级的电表，每次测量电表自身允许误差不超过量程的2.5%，即允许的最大误差≤量程×2.5%。

超过这一误差就是误差比较大了，如用一个量程为3V的电压表，其允许的最大误差是3×2.5%=0.075V，在实验时在两个量程都能选择的情况下，我们往往要选择小量程，因为当指针越靠近量程时，测出来的值越精确。

而我们在做串、并联电路的实验过程中，由实验数据发现存在误差，得到以下数据（如表一、表二所示）表一串联电路实验数据■表二并联电路实验所测得的数据■根据表一中实验三测得的数据U1=1.5V，U2=1.3V，即使再加每次电表允许产生的最大误差0.075V，U1+U2+误差值=2.95V，与U电源3.5V比仍然小0.55V，这个值也远远超过了允许的最大误差，对比这五组实验数据，我们不难发现都存在着与实验一相类似的规律，而由表二并联电路所测得的实验数据中，也存在U1不等于U2不等于U电源，且误差很大的现象。

第2节串、并联电路中电压的规律教案知识目标教学过程情形导入美味的水果不但能够食用，还能够制成水果电池．如图所示，把LED 灯插入电路板，然后接在水果电池上，这时LED灯发光时．LED发光时，水果电池把化学能转化电电能，那么每个水果电池提供的电压是多大？整个水果电池提供的又为多大？如何测量出来？学生讨论、交流，在学生的质疑中引入新课！合作探究探究点一串联电路中电压的测量1．提出问题：让学生结合导课时的问题，猜想串联电路中电压到底有什么样的关系？2．猜想或假设：学生纷纷提出自己的猜想，教师将各种猜想分类板书到黑板上。

一样学生会依照自己的知识基础提出下列猜想：①串联电路中电压的关系应该和电流的关系相同，也是处处相等。

②电压应该从电源正极动身，沿着电流的方向越来越小。

因为电压是使电路中形成电流的某种“力量”，力量会越用越小。

③灯泡大的地点电压大，灯泡小的地点电压就小。

④串联电池组的电压等于各个电池的电压之和，串联电路各点的电压之和也应该等于首尾两点间的总电压。

学生们作出了各种猜想，真实的结果到底是什么？我们应该用实验来求证。

3．设计实验：(学生分组讨论，并将自己组设计的方案写出来)教师巡视，了解学生讨论的情形，学生讨论差不多完成后，教师选择几组典型的方案进行展现交流。

学生展现交流时教师可作如下提示：各组能够简单说明各自的设计方案。

简单评判各组的方案，设计一定要有书面的内容，你想要测量哪些数据？你打算如何进行测量(按电路图测量)？你得出了什么样的结果(要有实验记录)，最后还要与别人交流做更好的改进，各组同学补充设计实验电路和实验数据表格。

同学们进一步完善自己的设计方案后，能够进行实验。

建议大伙儿在实验中更换不同的小灯泡，进行重复测量，以保证结论的正确性。

实验方案参考：方案1：用学生电源提供电压，选择两只完全相同的小灯泡，用同一块电压表，分别测出每只灯泡两端的电压和两只灯泡两端的总电压进行比较。

实验原理电路如右图，具体测量电路如下图。

串联锂电池组电压测量新方法
李蕴秋;王念春;王洪富;王竞春
【期刊名称】《电工电气》
【年(卷),期】2010(000)009
【摘要】提出了一种串联锂电池组测量电压新方法,针对8串锂电池组,采用线性光耦HCNR201和光电继电器AQW210EH等器件设计了电压测量电路,详细分析了测量电路的工作原理并推导出外围电阻的计算方法.该测量方法具有电路简单、成本较低、抗干扰性好、误差小等的优点.
【总页数】3页(P52-54)
【作者】李蕴秋;王念春;王洪富;王竞春
【作者单位】东南大学电气工程学院,江苏,南京,210096;东南大学电气工程学院,江苏,南京,210096;东南大学电气工程学院,江苏,南京,210096;句容供电公司,江苏,镇江,212400
【正文语种】中文
【中图分类】TM911;TM933.2
【相关文献】
1.基于LTC6803串联锂电池组电压检测及均衡系统 [J], 肖林京;常龙;张瑞雪;公栋梁
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3.串联动力电池组单体电池电压检测新方法 [J], 缪传杰;高琛;陈建清;陈文芗
4.电压串联负反馈放大电路中开环电压放大倍数的测量 [J], 李银轮
5.串联电池组电压测量的新方法 [J], 蒋新华;雷娟;冯毅;解晶莹
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技术资料谈多节串联后的锂电池容量均衡和在线测量对锂电池的应用，随着性价比的逐步提高和对绿色能源的新认识，越发显示出它的强大生命力。

应用范围越来越大。

目前在向高电压（几十节以上电源串联）和大容量应用方面发展。

因此，在技术上也提出了新的要求。

如：多节锂电池串联后的容量均衡问题、在线测量和集中管理等问题。

本文就上述问题在实际中的应用，相应技术措施。

供大家参考。

多节锂电池在串联后产生容量不均衡的原因锂离子材料的化学属性本身并不会造成电池容量不均衡问题，大部分电池在工厂生产过程中，经过处理后也不会引起电池不均衡问题。

产生电池容量不均衡的有：1 锂离子电池的自放电；2 软短路（soft short）；3 容量退化；4 使用过程中电池受热不均衡引起的性能差异；5在充/放电时，电池内阻在大小电流变化时，会产生差异；6不同批次的电池放在一起使用；7电池之间容量的差异等；8其他因素。

等等。

这些因细小的不均，而引起的不平衡，随着时间的推移，使用次数的日积月累，会增大这种不平衡。

应此，不平衡是一种不可避免的“正常”现象。

这种不平衡，在多节串联中（串联越多，情况越严重）的危害极大。

比如：多节锂电池在串联的情况下放电时，其中容量最小的电池，达到关断电压时，整个电池包会全部停止供电。

（充电时情况正相反）即百分之九十九被百分之一决定。

这种情况在充电时，因容量大的先到保护而中断充电。

而容量小的因无法充足，下次使用时放电更少，使总的容量降低。

长期以往，容量最小的会在恶性循环中，比其他的电池性能衰退更快。

经过多个充/放电周期后，将加速电池的损耗。

这样，串联越多情况越严重，电池包的使用寿命越短。

所以，保持串联中电池的容量均衡，是对放电质量和使用寿命起着关键性的作用。

这种情况在其他种类的电池串联中，也得到了验证。

电池串联中的平衡原理如果所有的电池容量相同，或者开路电压（OCV）都一致时，我们就以为达到了平衡（均衡点）。

目前，让电池的均衡有两种方法：放电均衡和充电均衡，放电均衡是在电池工作中，消耗掉没有利用的功率。

第2节 串、并联电路中电压的规律1.学会正确将电压表接入串、并联待测电路中，并能画出相应的电路图.2.学会正确使用电压表测量串、并联电路的电压，进一步练习连接电路和使用电压表的技能.3.能通过实验探究，归纳总结出串、并联电路中电压的规律. 1.明确探究目的，在探究实验中培养实事求是、尊重自然规律的科学态度.2.体会交流合作的重要性，获得共享成果的喜悦.）分别把电压表连在图甲、乙、丙所示电路中的AB 两点、点，请在上图中画出电压表，并标出正、负极.）通过电压表测出电压值，填入下表，再换上另外两个小灯泡，再次测量，）通过对实验数据的分析可以得出结论，用公式表示为U 总 = U 电源 = U 3+…+U n .备课笔记两端的电压U 2; ）分析实验数据得出结论：并联电路中，各支路两端的电压 相等 ，都等于U =U 1=U 2=……=U n .教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（教师可针对性地挑选部分 探究串联电路中电压的规律备课笔记④实验步骤：首先选择规格相同的两只灯泡按照实验电路图连接电路，根据电源电压选择电压表量程，再分别把电压表并联在上图所示的电路两点间测量电压，看看它们之间有什么关系；然后换上另外四只灯泡再测两次，看看是否还有同样的关系.备课笔记特别提醒：每当电压表测量AC 间电压的时候，此时电压表与电源并联，也相当于测量的是电源电压.小组问题探讨：1.设计实验画电路图连接电路时应注意哪些问题.2.若实验数据出现微小误差怎么处理？较大误差呢？备课笔记（4）进行实验：教师引导学生分组并按自己所设计的方案进行实验特别提醒：当题中有给出一个电路图的时候，特别要理清图中串联与并联的关系.（包括后面要学到的电阻），那这种判断方法叫做连接点B.7V 1.4VD.1.4V 5.6V由题图甲能够看出，电压表V1测的是电源电压，电压表两端的电压，而两个电压表的指针偏转相同，但两电压表的示数不可能相同，由使用的是0~15V量程，而电压表V2使用的是的示数为7V，电压表V2的示数为1.4V2=7V-1.4V=5.6V.瑞瑞同学在物理实验考试时，对串联电路中电压的规律进行了探究串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和【设计与进行实验】）按如图所示的电路图连接电路；）闭合开关，用电压表测出L1两端的电压；两端的电压时，瑞瑞同学为了节省时间，采用以下方法：电压表接点不动，只断开A接点，并改接到C接点上；，A、C间的电压.在拆接电路时，开关必须_________；瑞瑞同学用上面的方法能否测出L2两端的电压?为什么方法改进后，所测出AB、BC、AC间的电压记录在上面表格中学的实验数据可以得出的结论是：串联电路总电压_________备课笔记特别提醒：在做探究串联电路中电压规律的探究实验时，千万不要图省事将电压表的正负接线柱接反，这样不但不能得出想要的结果，严重可能还会损坏电压表.特别提醒：在做探究实验时，一定要经过多次实验得出一般性结论，避免偶然性的数据影响实验结果.探究并联电路中电压的规律两点、E、F两）进行实验与收集数据：①按电路图分别将电压表接在A、B两点间、C、D两点间和E上开关，将电压表的示数记录在下表中；②换上另外两只规格不同的灯泡，并换上三节干电池串联作为电源，（5）分析论证：备课笔记课外拓展：生活中，常常把电池串联起来使用.串联电池组的电压等于各节电池的电压之和，所以电池串联能升高电压.一般是不赞成电池并联使用的，因为电池并联时，如果一个电池电压高点，就会向其他电池放电，使其他电池充电，产生自行损耗.但是在实际应用当中，很多厂商还是推出了并联的电池组，因为电池并联后，电池的电压保持不变，能延长使用时间.两端电压，即电源电并联，由于并联电路各支路两端电压相等，电压表测两端的电压，由于电源电压保持不变，小明说出了判断两灯是串联还是并联的正确方法：取掉，若另一个灯泡仍发光，则说明两灯的连接方式是）小聪先后将电压表分别并联接在ab、cd_______.）并联下面请同学们把串、并联电路中电流、电压的特点总结比较一下（用多媒体播放）知识拓展：在实验中应该注意：（1）连接电路时开关应断开；（2）先用电压表0~15V的量程进行试触，观察电压表指针偏转情况，确认连接无误后再闭合开关，观察示数，若指针偏转不超过3V，可换用电压表0~3V的量程进行测量；（3）采用更换小灯泡的方法进行多次测量.小组讨论：在用电流表和电压表测量电路中电流和电压时，若将电流表并联，电压表串联会出现什么情况？，两节干电池串联起来的电压是3V ，三6.3V如图，在探究“并联电路电压的关系”时，小明想把两个灯泡并联起来，用电压表测量并联电路的总电压，请你用笔帮他画出连接的电路.串、并联电路中电流和电1.串联电路中电流的规律是：串联电路中电流处处相等；电压的规律是：串联电路中的总电压等于各用电器两端的电压之和.2.并联电路中电流的规律是：并联电路中，干路电流等于各支路电流之和；电压的规律是：并联电路中各支路两端的电压都相等.一节铅蓄电池两端的电压是2V .解：请自行设计一个表格，对比电流表和电压表在使用方面有哪些相同之处和不如图所示，电源电压不变，闭合开关，电压表V 的示数为那么下列说法中不正确的是（ ）L 2不亮 并联与L 2两端电压即电源电压，电压表V 2测6V-3.6V=2.4 V .将电压表V 2换成电流表，L 2被短将电压表都换成电流表，电路短路，不存在L 1与L 2是否并联的问是三个相同的灯泡，则电压表V1的示数U1、_____________.电压表在电路上可视为断路，由此可以很容易看出、L 2、L 3串联，由是三个相同的灯泡，故每个灯泡两端的电压相等，又由图可知V 1测L 3两端电压，V 3测电源两端电压，根据串联电路中的U .在并联电路中，总电压等于各支路电压，无论各支路上的用电器是否相同，各支路两端的电压均相等.当S电流，布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.规律总结：1.串联电路的电压关系是通过实验探究总结归纳得出结论的，这种方法叫实验归纳法. 2.为了防止特殊数据（如两灯泡完全相同）而得出错误结论，实验中要更换不同规格的灯泡和电池多做几次实验，这样才能得出具有普遍性的结论. 3.任何实验测量都存在误差，只要实验操作无误，读数方法正确，那么使用电压表测出的数据关系与上述电压关系不会偏差太大，即使有微小偏差，也属正常情况.千万不要人为地制造数据，以免影响科学探究的真实性.若数据偏差太大，说明实验中出现了失误，应及时查找原因，纠正后再进行测量.。