实验(12):测定电池的电动势和内阻一、实验原理图 二、基本实验要求1.实验目的:(1)掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。(2)会用解析法和图象法求解电动势和内阻,进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解。2.实验原理:本实验的依据是闭合电路欧姆定律。实验电路图如图所示,改变滑动变阻器的阻值,从电压表、电流表中读出几组U、I值,记录在表格中。用解析法或图象法处理数据。3.实验器材:电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。4.实验步骤:(1)确定电流表、电压表的量程,按电路图把器材连接好。(2)将滑动变阻器的阻值调至最大。(3)闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录电流表和电压表的示数。(4)用与步骤(3)同样的方法测量并记录6组左右U、I值。(5)断开开关,整理好器材。5.数据处理:(1)由解析法求解E和r,由U=E-Ir解得E、r。(2)由图象法求解E和r,将实验中测得的U、I值在U-I图中描点作图,如图所示。图线与纵轴交点为E;图线的斜率表示内阻r。6.注意事项:(1)器材及量程的选择:为了使路端电压变化明显,可使用内阻相对较大的旧电池实验用的是一节干电池,因此实验时一般采用量程03V的电压表。电流不要过大,故电流表量程选00.6A。干电池的内阻较小,为了获得变化明显的路端电压,滑动变阻器选择阻值较小一点的。(2)电路的选择:由于电流表内阻与干电池内阻比较接近,所以电流表应采用外接法,如图所示。(3)实验操作:电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,因此,实验中不要将电流调得过大,电表读数要快,每次读完后应立即断电。(4)数据处理:干电池内阻较小时,U的变化较小,往往呈现如图甲所示的状况,为此,可使纵坐标不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始,如图乙所示。考点1考点2考点3考点4实验原理和电路典例典例4某实验小组做“测定电池的电动势和内阻”的实验电路如图甲所示:(1)电流表示数如图乙所示,则电流为A。考点1考点2考点3考点4(2)根据实验数据获得U-I图象如图丙所示,则电动势E=V,内阻r= 。 答案解析解析关闭(1)根据电流表示数,并正确读数,电流为0.250.01 A;(2)根据实验数据获得U-I图象,当电流为零时,外电压的值为电源电动势。图线的斜率的绝对值为电源的内阻,电动势E=1.43 V,r=0.75 。 答案解析关闭(1)0.250.01(2)1.430.75考点1考点2考点3考点4实验器材的选择与操作典例典例5用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V,内电阻约1)的电动势和内电阻,除待测电池组、开关、导线外,还有下列器材供选用:A.电流表:量程0.6A,内电阻约1B.电流表:量程3A,内电阻约0.2C.电压表:量程3V,内电阻约30kD.电压表:量程6V,内电阻约60kE.滑动变阻器:01000,额定电流0.5AF.滑动变阻器:020,额定电流2A考点1考点2考点3考点4(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用,电压表应选用,滑动变阻器应选用。(均填仪器的字母代号)(2)图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将和相连、和相连、和相连。(均填仪器上接线柱的字母代号) 答案解析解析关闭 答案解析关闭考点1考点2考点3考点4图象法处理实验数据典例典例6利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。(1)应该选择的实验电路是图1中的(选填“甲”或“乙”)。考点1考点2考点3考点4(2)现有电流表(00.6A)、开关和导线若干,以及以下器材:A.电压表(015V)B.电压表(03V)C.滑动变阻器(050)D.滑动变阻器(0500)实验中电压表应选用;滑动变阻器应选用。(选填相应器材前的字母)考点1考点2考点3考点4(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。考点1考点2考点3考点4(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=V,内电阻r=。 答案解析解析关闭 答案解析关闭考点1考点2考点3考点4测定电池电动势和内阻的其他方法1.用一个电流表和电阻箱测量,电路如图甲所示,测量原理E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),由此可求出E和r。2.用一个电压表和电阻箱测量,电路如图乙所示,测量原理为E=U1+r,E=U2+r,由此可求出E和r。考点1考点2考点3考点4典例典例7某研究性学习小组利用图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如图乙所示的R-图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此可以得到E=V,r=。甲乙 答案解析解析关闭 答案解析关闭