第六课时用电压表和电流表测量电源的电动势和内电阻、练习使用多用电表4/4考点剖析【教学要求】1．掌握用伏安法测电源的电动势和内电阻的原理与方法。2．学会用其它方法测电源电动势和内电阻。3．掌握使用多用电表测量电阻的方法。【知识再现】一、用电压表和电流表测量电源的电动势和内电阻1．实验目的：测定电源的电动势和内电阻．2．数据处理的方法有：①公式法：如以下图，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出两组I、U值，代入得方程组：E＝U1+I1r，E＝U2十I2r，联立就可解得电动势E和内电阻r．为了减小误差，可以多测几组I、U值，求出E、r值，最后分别算出它们的．②图象法：在坐标纸上以I轴为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的I、U值画出U—I图象。如以下图．所得直线跟纵轴的交点即为的值，图线的的绝对值即为内阻r的值．3．实验器材：被测电源(干电池)、电压表、，开关和导线假设干．4．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把滑动变阻器的滑动片滑动到一端使阻值，闭合S，调节滑动变阻器，使电表有明显示数，记录一组数据I、U值二、用多用电表测电阻实验步骤：①机械调零：两表笔断开，观察指针是否指电流零刻度，假设不指电流零刻度，应进展机械调零，使指针指电流零刻度，应调整调零螺丝，使指针指电流零刻度．②根据所测电阻的大约阻值，选取适宜的挡位．两表笔短接，观察指针是否指，假设不指电流满刻度，调节表盘右下方的调零电位器，使指针指在电流满刻度(0Ω处)．③将待测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数．④读出指针在刻度盘上所指示的数值，观察选择开关所对应的电阻挡的倍率，用读数乘以倍率，即得测量结果．重点突破知识点一伏安法测电源电动势和内阻原理该实验中一般使用的电源是旧干电池，它的电动势小于1.5V，内电阻较小，所以选用电压表和电流表时，要注意量程不要太大，电流表采用外接法．4/4\n【应用1】（07宁夏卷）利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：干电池：电动势约为1.5V，符号电压表：量程1V，内阻998.3Ω，符号电流表：量程1A，符号滑动变阻器：最大阻值10Ω，符号电阻箱：最大阻值99999.9Ω，符号单刀单掷开关1个，符号导线假设干（1）设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。（2）为了满足本实验要求并保证实验的准确度，电压表量程应扩大为原量程的倍，电阻箱的阻值应为Ω。导示:（1）根据实验条件，本实验是用伏安法测电源电动势和内电阻，由于电源内阻较小，所以采用电流表的外接法，同时设计电路时要注意各表的正负接线柱，从正接线柱流入，从负接线柱流出，电路如以下图。（2）题中所提供的电压表的量程只有1V，而电源电动势为1.5V，所以要将电压表的量程扩大到原来的2倍；，即与电压表串联一只与电压表内电阻相等的定值电阻998.3Ω。此题除要熟知伏安法测电源电动势和内电阻的实验原理外，还要了解电表的改装原理。知识点二电压表、电阻箱测电动势、内阻用电压表和电阻箱配合测电源电动势和内电阻，其原理是闭合电路欧姆定律，表达式为U=ER/（R+r），调节R，可得对应的U，测两组以上的数据即可求解。【应用2】（07汕尾市调研）利用如以下图的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，研究设计测量一个电池组的电动势和内阻。根据上面实验器材：(1)简单写出实验方案；(2)画出实验电路图，并用笔画线作导线，将所给器材连接成实验电路。(3)用记录的实验数据（用符号代替数据），写出电动势和内阻的表达式。导示:（1）用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。实验方法：改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，，解这个方程组可得E和r。（2）电路图见右图所示；（3）连接实物图的思路是：从正到负，连线到柱，先干后支。知识点三电流表、电阻箱测电动势、内阻用电流表和电阻箱配合测电源电动势和内电阻，其原理是闭合电路欧姆定律，表达式为I=E/（R+r），调节R，可得对应的I，测两组以上的数据即可求解。【应用3】（07潍坊期末）利用如图a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1/I~R图线如图b所示，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，不计电流表内阻，由此可以得到E=V，r=Ω.4/4\n导示:根据闭合电路欧姆定律I=E/（R+r）,变形后为1/I=（R+r）/E可知1/I~R图线的斜率的倒数为电源电动势E=2V，横轴截距的绝对值为电源内电阻r=1Ω。此题中将非直线关系的两个物理量I，R转化为两个直线关系的物理量1/I，R来处理。这样做使得思路更加直观简单。知识点四多用电表读数由多用电表欧姆档工作原理I=E/（r+rg+R）可知，欧姆档刻度不均匀，所以读数时要注意。【应用4】（07潍坊市）用多用电表×100档测量某电阻时，表盘的示数如图，那么电阻值是3200~3400Ω.导示:由于表中指针指在30到35之间，没有对准某一刻度线，再考虑到用多用电表×100档测量，所以读到3200~3400Ω都算正确。知识点五多用电表档位选择使用多用电表测电阻时，应将倍率档位选在适当位置，否那么读数误差较大。假设偏角过大，应选用再小些的倍率，假设偏角过小，应选用再大些的倍率。【应用4】（07南京综合检测）在欧姆表测电阻的实验中，用“×10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度较小，正确的判断和做法是以下选项中的（）A．这个电阻阻值较小。B．这个电阻阻值较大。C．为了把电阻测得更准确一些，应换用“×1”挡，重新测量。D．为了把电阻测得更准确一些，应换用“×100”挡，重新测量。导示:由发现表针偏转角度较小，说明这个电阻阻值较大，所以应换用“×100”挡，重新测量，才能把电阻测得更准确一些，故应选BD。成功体验1．如图甲所示，数字万用电表是近年来开展起来的高科技数码产品，是传统机械式表的更新换代产品。如图甲所示。数字万用表有测量精度高、读数方便等许多独特的优点。以型号“DF930”普通数字万用表为例，其电压挡所有量程内阻高达10M，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧，内电阻高出2～3个数量级。（直流电压挡和直流电流挡的精度为0.05％，欧姆挡精度为0.08％，而用指针式电压表、电流表的精度只有2.5％，欧姆表的精度更低，数字万用表内电阻非常理想，数字万用表“DF930”的电压挡所有量程内阻高达10M，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧，内电阻高出2～3个数量级。）现有一块型号为“DF930”的数字万用电表，用它来测量一只电池的电动势和内电阻。提供的测量器材还有：一只滑动变阻器R（0～30），两只开关，导线假设干。实验要求：利用这些器材，尽量采用最简单的测量方法，分两步进展。首先测量电动势，待电动势测定之后再测量其内电阻。现按乙图电路连接好电路。操作步骤：①将数字万用表选择开关置于档，选择适宜的量程，断开开关，闭合开关，记录表的示数，然后反复测量屡次，取平均值并记为a。②将数字万用表选择开关置于档，选择适宜的量程，断开开关，闭合开关，记录表的示数，记为b，紧接着进展以下的操作：将选择开关置于档，选择适宜的量程，然后同时闭合开关S1和S2，记录表的示数并记作c，把b和对应的c作为一组数据记录下来，然后反复测量屡次，得到多组数据。4/4\n③即为干电池的电动势。（填“a”、“b”或“c”）④干电池的内电阻的表达式r=（用a、b、c表示），将步骤②测得的数据代入公式，求出r的平均值，即为干电池的内电阻。2．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有以下器材：A．待测千电池B．电流表G(满偏电流1mA，内阻Rg=10Ω)C．电流表A(O—0.6A，内阻未知)D．滑动变阻器R1(0—20Ω，10A)E．滑动变阻器R2(0～200Ω．1A)F．定值电阻R0(阻值1990Ω)G．开关与导线假设干(1)根据题目提供的实验器材，请你设计出测量干电池电动势和内电阻的电路原理图，画在答题卷相应的方框内．(2)在实验中，为了操作方便且能够准确地进展测量，滑动变阻器应选用．(3)以以下图为某同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的，I1一I2图线(I1电流表G的示数I2为电流表A的示数),那么由图线可以得到被测干电池的电动势E=V，内阻r=Ω．(结果保存两位有效数字)3．为了初步研究某太阳能电池的伏安特性，给出以下器材：光源，直流电压表V，量程3V，直流电流表A量程0.6A，最大电阻为30Ω的滑动变阻器R，电键S及导线假设干．①在虚线框中画出研究太阳能电池伏安特性的原理图．②某次测量结果如下表所示，试在给定的坐标中描绘出该太阳能电池的伏安特性曲线．次数1234567I（mA）135135135132132132132V（V）0.10.20.30.40.50.60.789101112131415132130130130128120100550.80.91.01.11.21.31.41.48③请对该太阳能电池的内阻、输出功率的特点给出定性描述．参考答案：1．①电压档断开S1闭合S2（测出电动势E=a）②欧姆档断开S2闭合S1，（测出变阻器的阻值R=b）再换成电压档同时闭合S1和S2，测出路端电压U=c，由公式E=U+Ur/R，得：r==2．(1)将电流计与定值阻串联构成量程为2V的电压表，电路设计如以下图：(2)滑动变阻器总阻值不宜太大，应选R1(3)由图可读出E=1.5V，可算出r=1.0Ω3．①原理图如以下图：．②伏安特性曲线如以下图 ．③太阳能电池的内阻是变化的；输出功率是先增大后减小（或功率有最大值）．4/4
