电学实验测电池的电动势和内阻强烈推荐.docx

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电学实验测电池的电动势和内阻强烈推荐

电学实验:

测电池的电动势和内阻(强烈推荐)

测电源的电动势和内电阻

1、用右图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。

电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。

除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:

(a)

电流表(量程0.6A、3A);

(b)电压表(量程3V、15V)

(c)定值电阻(阻值1

、额定功率5W)

(d)定值电阻(阻值10

,额定功率10W)

(e)滑动变阻器(阴值范围0--10

、额定电流2A)

(f)滑动变阻器(阻值范围0-100

、额定电流1A)

那么

显然,该电流已超过电流表的量程。

考虑到实验的可行性,此时用定值电阻R2与R1串联即可,故有如下解答:

(1)连图:

左图只用R1接入电路;右图用R1和R2串联接入电路。

(连线如图)

(2)设I1是外电阻为R1时的电流,I2是外电阻为R1和R2串联时的电流,则有

解之,可解得干电池电动势为:

.

(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择V,电流表的量程应选择A;R0应选择

的定值电阻,R应选择阻值范围是

的滑动变阻器。

(2)引起该实验系统误差的主要原因是。

【解析】

(1)3,0.6,1,0~10。

(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。

由于电源是一节干电池(1.5V),所选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几Ω左右,加上保护电阻,最大电流在0.5A左右,所以选量程为0.6A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0~10Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。

关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的,一般具有倾向性,总是偏大或者偏小。

本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E测

知此电源的内电阻测量值为r=,电动势测量值为E=。

【解析】干电池的电动势和内阻的测量,一般需要电流表和电压表。

由于题中没有电压表,故需要将电流表G改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V,则总电阻为

,故定值电阻应选用的序号为G的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D;

②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有

解之,得

3、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。

该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻

,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999

,科当标准电阻用)一只电流表(量程

=0.6A,内阻

)和若干导线。

①请根据测定电动势E内电阻

的要求,设计图4中器件的连接方式,画线把它们连接起来。

②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值

读处与

对应的电流表的示数I,并作记录

当电阻箱的阻值

时,

其对应的电流表的示数如图5所示。

处理实验数据时。

首先计算出每个电流值I的倒数

;再制作R-

坐标图,如图6所示,图中已标注出了(

)的几个与测量对应的坐标点,请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。

③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。

④根据图6描绘出的图线可得出这个

电池的电动势E=V,内电阻

解析:

根据闭合电路欧姆定律,测量电源的电动势和内电阻,需要得到电源的路端电压和通过电源的电流,在本实验中没有电压表,但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表,测量电源的路端电压,通过电流表的电流也是通过电源的电流,所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。

实物图的连接如答图4所示。

由闭合电路欧姆定律有:

E=I(R+r+rg),解得:

,根据R-1/I图线可知:

电源的电动势等于图线的斜率,内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。

答案:

①见答图4②见答图6③见答图6④1.5(1.46~1.54);0.3(0.25~0.35)

 

4、电流表一个,定值电阻R1=150

,定值电阻R2=100

,单刀单掷开关K,导线若干。

要求利用这些器材测量一干电池(电动势约1.5V)的电动势。

(1)按要求在实物图上连线。

(2)用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E=,式中各直接测得量的意义是:

.

【解析】根据提供的器材,可任取一个定值电阻与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,用欧姆定律建立方程组进行测量。

但在本题中,电流表量程为10.0mA,干电池的电动势约为1.5V,如果把定值电阻R1与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,则回路中总电阻约为180

,回路中电流约为1.5V/180

=8.3mA,而如果把定值电阻R2与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,,则回路中总电阻约为130

,回路中电流约为

1.5V/130

=11.5mA,

显然,该电流已超过电流表的量程。

考虑到实验的可行性,此时用定值电阻R2与R1串联即可,故有如下解答:

(1)连图:

左图只用R1接入电路;右图用R1和R2串联接入电路。

(连线如图)

(2)设I1是外电阻为R1时的电流,I2是外电阻为R1和R2串联时的电流,则有

解之,可解得干电池电动势为:

.

5、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻,实验室中有如下器材:

A.待测干电池B.电流表G(0~3mA,内电阻r1=20Ω)

C.电流表A(0~0.6A,内电阻r2=0.20)D.滑动变阻器甲(最大阻值10Ω)

E.滑动变阻器乙(最大阻值100Ω)F.定值电阻R1=100Ω

G.定值电阻R2=500ΩH.定值电阻R3=1.5kΩ

开关、导线。

由于没有电压表,为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。

①为了方便并能较准确测量,滑动变阻器应选,定值电阻应选用。

(填写定值电阻前的序号)

②若某次测量中电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2;改变滑动变阻器的位置后,电流表G的示数为I1′,电流表A的示数为I2′。

则可知此电源的内电阻测量值为r=,电动势测量值为E=。

【解析】干电池的电动势和内阻的测量,一般需要电流表和电压表。

由于题中没有电压表,故需要将电流表G改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V,则总电阻为

,故定值电阻应选用的序号为G的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D;

②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有

解之,得

.

6、在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:

A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内电阻小于1.0Ω)

B.电流表G(满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω)

C.电流表A(0~0.6A,内阻0.1Ω)

D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A)E.滑动变阻器R2(0~200Ω,lA)

F.定值电阻R0(990Ω)G.开关和导线若干

(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图所示中甲的(a)、(b)两个参考实验电路,其中合理的是图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选(填写器材前的字母代号).

(2)图乙为该同学根据

(1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I1—I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得被测电池的电动势E=V,内阻r=Ω。

 

【解析】本题中测定干电池的电动势和内电阻需要用电压表和电流表,由于题中只给了两个电流表,故可以通过改装来实现.因为定值电阻R0=990Ω,则电流表G与之串联较好,所以合理的是b图所示的电路,滑动变阻应选D;

根据全电路欧姆定律容易得到

,即

由I1—I2图线可以看出,图线与纵轴的交点为1.48

,即

,故电动势E=1.48V;又因为图线的斜率

,即

,故

.

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