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- 2021-06-02 发布
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第二章 第十节 测定电池的电动势和内阻
[学习目标]
1.知道测定电池的电动势和内阻的实验原理,进一步感受路端电压随电流变化的关系.
2.通过实验过程,掌握实验方法,学会根据图象合理外推进行数据处理的方法.
任务一:认真阅读下列方案,做到理解原理,灵活应用。
一、实验方案
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,用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表,电路图如图1所示.
图1
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,用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图2所示.
图2
3.伏阻法:由E=U+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,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图3所示.
图3
任务二:以安伏法为例,写出实验步骤。
二、实验步骤(以伏安法为例)
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,用公式法和作图法这两种方法求出电池的电动势和内阻.
任务三:以安伏法为例,写出数据处理方法。
三、实验数据的处理
1.求平均值法:由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得
E=,r=.
可以利用U、I的值多求几组E、r的值,算出它们的平均值.
2.作U-I图象法
(1)本实验中,为了减少实验误差,一般用图象法处理实验数据,即根据多次测出的U、I值,作U-I图象;
(2)将图线两侧延长,纵轴截距表示电池电动势E;
(3)图线斜率的绝对值表示电池的内阻r,即r=||=,如图4所示.
图4
任务四:写出实验应注意的事项。
四、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较大的电压表.
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,防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化.
3.当干电池的路端电压变化不很明显时,作图象时,纵轴单位可取得小一些,且纵轴起点可不从零开始.
如图5所示,此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E,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.
图5
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