测定电池的电动势和内阻教案1
实验：测定电池的电动势和内阻
一、教材分析
“实验：测定电池的电动势和内阻”是人教版高中物理选修3-1第二章第九节的内容，它是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。。
二、教学目标
一、知识与技能
1、理解闭合电路欧姆定律内容
2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。
3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。
4、使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设
计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。
二、过程与方法
1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。
2、学会利用图线处理数据的方法。
三、情感态度与价值观
使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和
兴趣。
三、教学重点难点
重点：利用图线处理数据
难点：如何利用图线得到结论以及实验误差的分析
四、学情分析
1．知识基础分析：
①掌握了闭合电路欧姆定律，会利用该定律列式求解相关问题。
②掌握了电流表、电压表的使用方法。
2．学习能力分析：
①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。
②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。
五、教学方法
实验法，讲解法
六、课前准备
1．学生的学习准备：预习学案。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：两人一组，实验室内教学。
七、课时安排：1课时
八、教学过程
（一）预习检查、总结疑惑
（二）情景引入、展示目标
回顾上节所学内容，引入新内容
教师：上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么述？公式怎么写？
学生：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路的欧姆定律。
提出问题：现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么？
学生讨论后，得到的大致答案为：由前面的闭合电路欧姆定律I=E/（r+R）可知E=I（R＋r），或E=U＋Ir，只需测出几组相应的数值便可得到，可以采用以下的电路图：
这几种方法均可测量，今天我们这节课选择用测量的这一种。（三）合作探究、精讲点播
1.实验原理：闭合电路欧姆定律E=U＋Ir
2.实验器材：
学生回答：测路端电压；测干路电流，即过电源的电流。需测量的是一节干电池，电动势约为1.5V，内电阻大约为零点几欧。
电流表、电压表及滑动变阻器的规格要根据实验的具体需要来确定，看看我们用到的电路图里面、各需测的是什么？
提出问题：选用电路图时，还可将接在外面，原则上也是可以的，那么我们在做实验时是否两个都可以，还是哪一个更好？为什么？
学生回答：两种方式测量都会带来误差。
采用图1 示数准确示数偏小
采用图2 示数准确示数偏小
选用哪种方式，要根据实际测量的需要确定，现在要想测出电源的内阻，如果采用图2方式，最后得到的结果相当于电源内阻与电流表内阻的总和，而两者相差又不太多，这样一来误差就会比较大，所以应采用图1的电路图。明确各仪器的规格：
电流表0～0.6A量程，电压表0～3V量程。
滑动变阻器0～50Ω。
此外，开关一个，导线若干。
3.数据处理：
原则上，利用两组数据便可得到结果，但这样做误差会比较大，为此，我们可以多测几组求平均，也可以将数据描在图上，利用图线解决问题。
明确：
①图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系，U=E—Ir。也就是说它所反映的是电源的性质，所以也叫电源的外特性曲线。
②电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的U－I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。
实验中至少得到5组数据，画在图上拟合出一条直线。要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。
讨论：将图线延长，与横纵轴的交点各代表什么情况？
归纳：将图线两侧延长，分别交轴与A、B点。
A点意味着开路情况，它的纵轴截距就是电源电动势E。
说明：
①A、B两点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。
②由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较
远的两点求得。
4.误差分析：
实验中的误差属于系统误差，请同学们进一步讨论，得到的数值是偏大还是偏小？（提示：利用图线及合理的推理）
可以请几位同学发言，最后得到结论。
因为电压表的分流作用
所以I真=I测＋Iv
即（I真—I测）↑，
反映在图线上：
当U=0时，Iv→0 I→I真
故r真＞r测E真＞E测
5.布置作业：
认真看书，写好实验报告。
（四）反思总结，当堂检测。
教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。
设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）
（五）发导学案、布置预习。
九、板书设计
一、实验原理：
二、实验步骤：
三、数据处理：
计算：
图像：
四、误差分析：
十、教学反思：本节课重在数据处理、误差分析。
电动势的测定及其应用(实验报告)
实验报告 电动势的测定及其应用 一．实验目的 1．掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。 2．学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。 3．了解可逆电池电动势的应用。 二．实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质，从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： △r G m =-nFE 式中△r G m 是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中电子得失数；F 为法拉第常数；E 为电池的电动势。从式中可知，测得电池的电动势E 后，便可求得△r G m ，进而又可求得其他热力学参数。但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。 为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。 附【实验装置】（阅读了解） UJ25型电位差计 UJ25型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ（1K 置10?档） 。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和 灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2 所示。调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细 调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调 节工作电流。n R 是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
测定电池的电动势与内阻--精选习题1
实验三 测量电源的电动势和内阻 题型一 利用电流表和电压表测电源的电动势和内阻 【例1】 某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E 和内阻r. A ．电流表A 1(量程0.6 A ，内阻约1 Ω) B ．电流表A 2(量程20 mA ，内阻约50 Ω) C ．电压表V 1(量程4 V ，内阻约4 kΩ) D ．电压表V 2(量程15 V ，内阻15 kΩ) E ．滑动变阻器R 1(0～1 000 Ω) F ．滑动变阻器R 2(0～9 999.9 Ω) G ．待测“水果电池”(E 约为4 V ，内阻r 约为200 Ω) H ．开关S ，导线若干 (1)为尽量减小实验的误差，电流表选择________；电压表选择________；滑动变阻器选________． 请在虚线方框中画出实验电路图； (2)该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在图5中描点画出U －I 图线；由图线可得，“水果电池”的电动势E ＝________V ，内电阻r ＝________Ω. I/mA 4.0 5.0 8.0 10.0 12.0 14.0 U/V 3.04 2.85 2.30 1.90 1.50 1.14 (3)实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真 实值相比，E 测________E 真，r 测________r 真(选填“大于”、“小于”或“等于”)． 题型二 安阻法测电源的电动势和内电阻 实验器材：一节干电池、电流表、电阻箱、电键． 依据的基本公式：________________________ 实验原理图：如图6所示 用图象法处理实验数据，若作出R －1I 图象(或1 I －R 图象)， 图象在R 轴上的截距即为电源内阻的负值，图线的斜率即为电动势E. 【例2】 (北京理综·21(2))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r ，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig ＝0.6 A ，内阻rg ＝0.1 Ω)和若干导线． (1)请根据测定电动势E 和内电阻r 的要求，设计图7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R ，读出与R 对应的电流表的示数I ，并作记录．当电阻箱的阻值R ＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如图8所示．处理实验数据时，首先计算出 每个电流值I 的倒数1 I ；再 制作R －1 I 坐标图，如图9 所示，图中已标注出了(R ，1 I )的几个与测量对应的坐标点，请你将与图8实验数据对应的坐标点也标注在图9上． (3)在图9上把描绘出的坐标点连成图线． (4)根据图9描绘出的图线可得出这个电池的电动势E ＝________V ，内电阻r ＝________Ω. 题型三 伏阻法(利用电压表、电阻箱)测电源电动势和内电阻 实验器材：一节干电池、电压表、电阻箱、电键． 依据的基本公式：E ＝U ＋U R r 或1U ＝1E ＋r E ·1 R
伏阻法和安阻法测量电源电动势和内阻
测量电源电动势和内阻2 一、实验目的 会用安阻法或伏阻法测量电源的电动势和内阻，会利用图像求解电动势和内阻 二、实验原理 1、安阻法：用电流表、电阻箱测量。如图1 所示：测出两组或多组I、R值，就能算出 电动势和内阻。原理公式： E= 。 2、伏阻法：用电压表、电阻箱测量。如图2 所示：测出两组或多组U、R值，就能算出 电动势和内阻。原理公式：E= 。 三、实验器材和电路的选择 待测电源、开关、导线、变阻箱、电压表、电流表 四、实验步骤: 1、恰当选择实验器材，按图1或2连好实验仪器。 2、闭合开关S，接通电路，记下此时电流表和电阻箱的示数或电压表与电阻箱的示数。 3、改变电阻箱的阻值，记下各电阻对应的电流表和电压表的示数。 4、断开开关S，拆除电路。 5、分析处理数据，并求出E和r。 五、数据处理 例1、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r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9Ω）、一只电流 表（量程I g＝0.6 A，内阻r g＝0.1 Ω）和若干导线 （1）请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图中器件的连接 方式，画线把它们连接起来。 （2）实验中该同学得到两组数据R1=5.6Ω，I1=0.25A； R2=3.2Ω，I2=0.42A。利用这两组数据你能否得到电源的电动势和 内阻？ （3）该同学继续实验得到了多组（R，I），并且该同学想用画图像的方式处理数据，为使处 理数据变得简单，该同学想取合适的物理量作为坐标，从而使画出的图像为直线，为了达到 这一目标，则该位同学应分别以什么量作为坐标？请你定性的画出图像。 （4）接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电 阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如左下图所示．处理实验数据时，首先计 算出每个电流值I的倒数 1 I；再制作R－ 1 I坐标图，如右下图所示，图中已标注出了（R， 1 I） 的几个与测量对应的坐标点，请你将与左下图实验数据对应的坐标点也标注在右下图上。 （5）在图上把描绘出的坐标点连成图线。 （6）)根据图描绘出的图线可得出这个电池的电动势 E＝________V，内电阻r＝________Ω。 例2、某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电 动势E和内阻r，R为电阻箱，V为理想电压表，其量程略大 于电池的电动势。实验中通过多次改变电阻箱的阻值R，从电 压表上读出相应的示数U，该小组同学发现U与R不成线性关 系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示。 回答下列问题： （1）根据表中的数据和实验原理，你认为第______（填序号）组数据是错误的，原因是 _______________________________________________________ （2）为了得到线性关系，你觉得该小组该以什么量作为坐标轴，请定性画出图像。并说出图 像的什么表示电源的电动势和内阻。
实验测定电池的电动势和内电阻
实验：测定电池的电动势和内电阻 编稿：张金虎 审稿：代洪 【学习目标】 1．知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。 2．经历实验过程，掌握实验方法，学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。 3．尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的方法。 4．培养仔细观察，真实记录实验数据等的良好的实验习惯和实事求是的品质。 【要点梳理】 要点一、 实验原理 测定电池的电动势和内阻的基本原理是闭合电路的欧姆定律，但是根据不同的实验器材和闭合电路的欧姆定律的不同表达式，采用的方法是不同的，常用的有以下三种． 1．伏安法测E 和r （1）实验电路如图所示． （2）实验原理 根据闭合电路欧姆定律：E U Ir =+，改变外电路电阻R ，用电流表和电压表测出两组总电流，12I I 、和路端电压12U U 、，即可得到两个欧姆定律方程：11E U I r =+和
22 E U I r =+，解此方程组可得电源的电动势为1221 12 E I I = - ，电源的内阻为 21 12 U U r I I - = - ． 本实验是用电压表和电流表同时测电压和电流，所以称为“伏安法”，但这里的被测对象是电源． 2．电流表和电阻箱法测E 和r （1）实验电路如图所示． （2）实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R和I，应用11 22 () () E I R r E I R r =+ ? ? =+ ? ，求出E和r． 3．电压表和电阻箱法测E和r （1）实验电路如图所示．
（2）实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R和U，应用 1 1 1 2 2 2 E U r R U E U r R =+ ? ? ? ?=+ ?? ，求出E和r。 要点二、实验方法 1．按照电路图(伏安法)选择所需的实验器材，并确定电流表、电压表的量程，把器材连接好，如图所示，注意应使开关处于断开状态，且使滑动变阻器的滑动片移到阻值最大的一端（图中是最右端）． 2．闭合开关，改变滑片的位置，读出电压表的读数U和电流表的读数，并填入事先绘制好的表格． 3．多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入下表中． 实验序号12 3456 A I／ 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I V U／ 1 U 2 U 3 U 4 U 5 U 6 U 4．断开开关，整理好器材． 5．数据处理：用原理中的方法计算或从U I-，图中找出电动势和内电阻． 要点诠释：
原电池电动势的测定实验报告
实验九 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu -Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC -Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=- （9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就
可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22() ()2Zn Zn s Zn a e ++-+ 正极起还原反应： 22()2()Cu Cu a e Cu s ++-+ 电池总反应为： 2222()()()()Cu Zn Zn s Cu a Zn a Cu s ++++++ 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln Cu Zn Zn Cu a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中G ?为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即1Cu Zn a a ==。而在标态时，221Cu Zn a a ++==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn Cu a RT E E nF a + + =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1 ln 2Cu Cu Cu RT F a ??+ + += - （9-6） 22,1 ln 2Zn Zn Zn RT F a ??+ + -= - （9-7） 式中2,Cu Cu ? +和2,Zn Zn ?+是当221Cu Zn a a ++==时，铜电极和锌电极的标准电极电势。 对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和
电池电动势的测定及其应用
电池电动势的测定及其应用 摘要：本实验中我们通过对消法测量原电池Cu│CuCl2(m1)║AgNO3(m2)│Ag 和不同温度下原电池Ag-AgCl│KCl(m3)║AgNO3(m2)│Ag 的电动势。通过能斯特方程以及吉布斯-亥姆霍兹方程，我们计算了不同温度下氯化银的溶度积和电池反应的热力学常数。 关键词：电池电动势; 对消法; 热力学函数 Measurement and Application of the Potential of Reversible Batter Abstract:In this experiment, we measure the electromotive force of two primary cells, Cu│CuCl2(m1)║AgNO3(m2)│Ag and Ag-AgCl│KCl(m3)║AgNO3(m2)│Ag by using compensation method. At the same time, the electromotive force of the latter one is measured under different temperatures. By means of Nernst equation and Gibbs-Helmholtz equation, we calculate the solubility product of AgCl and thermodynamic functions of the cell reaction under different temperatures. Keywords:Reversible Battery，Electrode Potential，Thermodynamic Functions the
电源电动势和内阻的测量方法及误差分析
{ 关于电源电动势和内阻的几种测量方法及误差分析 黎城一中物理组 一、伏安法 选用一只电压表和一只电流表和滑动变阻器，测出两组U 、I 的值，就能算出电动势和内阻。 1 电流表外接法 原理 如图1-1-1所示电路图，对电路的接法可以这样理解：因为要测电源的内阻，所以对电源来说用的是电流表外接法。处理数据可用计算法和图像法： [ （1）计算法：根据闭合电路欧姆定律Ir U E +=，有： 测测r I U E 11+= 测测r I U E 22+= 可得：122112I I U I U I E --= 测 1 22 1I I U U r --=测 （2）图像法：用描点作图法作U-I 图像，如图1-1-2所示： 图线与纵轴交点坐标为电动势E ，图线与横轴交点坐标为短路电流r E I =短，图线的斜率的大小表示电源内阻I U r ??= 。 》 系统误差分析 由于电压表的分流作用，电流表的示数I 不是流过电源的电流0I ，由电路图可知I <0I 。 【1】计算法：设电压表的内阻为V R ，用真E 表示电动势的真实值，真r 表示内阻的真实值，则方程应修正为：真真r R U I U E V ???? ? ?++=，则有： 图1-1-2 I 短 图1-1-1
r R U I U E V ???? ? ?++=11真 r R U I U E V ???? ??++=22真 解得：测真E R U U I I I U I U E V >----= 21121221 ， 测真r R U U I I U U r V >-- --=2 1122 1 可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。 【2】图像修正法：如图1-1-3所示，直线①是根据U 、I 的测量值所作出的U -I 图线，由于 I >，减小系统误差，使得测量结果更接近真实值， 综上所述，采用相对电源电流表外接法，由于电压表的分流导致了系统误差，使得真测E E <， 真测r r <。 2 电流表内接法 原理 · I I 短 ^ 图1-1-3 E 真 E 测
《测定电池的电动势和内阻》实验报告范例
测定电池的电动势和内阻 日期： 年 月 日 实验小组成员： 【实验目的】 1．掌握测定电池电动势和内阻的方法； 2．学会用图象法分析处理实验数据。 【实验原理】 1．如图1所示，当滑动变阻器的阻值改变时，电路中路端电压和电流也随之改变.根据闭合电路欧姆定律，可得方程组： r r 2211I U I U +=+=εε。 由此方程组可求出电源的电动势和内阻 2 11 221I I U I U I --= ε，2112I I U U r --=。 2．以I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出的几组U 、I 值画出U -I 图象，将所得的直线延长，则直线跟纵轴的交点即为电源的电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻r 的值；也可用直线与横轴的交点I 短与ε求得短 I r ε =。 【实验器材】 干电池1节，电流表1只（型号： ，量程： ），电压表1只（型号： ，量程： ），滑动变阻器1个（额定电流 A ，电阻 Ω），开关1个，导线若干。 【实验步骤】 1．确定电流表、电压表的量程，按电路图连接好电路。 图1 实验电路图
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6-8组U、I值. 5．断开开关，整理好器材。 6．根据测得的数据利用方程求出几组ε、r值，最后算出它们的平均值。 7．根据测得的数据利用U-I图象求得ε、r。 【数据记录】 表1 电池外电压和电流测量数据记录 【数据处理】 1.用方程组求解ε、r 表2 电池的电动势ε和内阻计r算记录表 2.用图象
法求出ε、r（画在下面方框中） 图2 电池的U－I图象 【实验结论】 由U－I图象得：电池的电动势ε= V，r= Ω。 【误差分析】 1．系统误差 以实验电路图1进行原理分析。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。
原电池电动势的测定与应用物化实验报告
原电池电动势的测定及热力学函数的测定 一、实验目的 1) 掌握电位差计的测量原理和测量电池电动势的方法； 2) 掌握电动势法测定化学反应热力学函数变化值的有关原理和方法； 3) 加深对可逆电池，可逆电极、盐桥等概念的理解； 4) 了解可逆电池电动势测定的应用； 5) 根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池，测定其在不同温度下的电动势值，计算电池 反应的热力学函数△G 、△S 、△H 。 二、实验原理 1．用对消法测定原电池电动势： 原电池电动势不能能用伏特计直接测量，因为电池与伏特计连接后有电流通过，就会在电极上发生生极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计测得的只是不可逆电池的端电压。而测量可逆电池的电动势，只能在无电流通过电池的情况下进行，因此，采用对消法。对消法是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电源，这样待测电池中没有电流通过，外加电源的大小即等于待测电池的电动势。 2．电池电动势测定原理： Hg | Hg 2Cl 2(s) | KCl( 饱和 ) | | AgNO 3 (0.02 mol/L) | Ag 根据电极电位的能斯特公式，正极银电极的电极电位： 其中)25(00097.0799.0Ag /Ag --=+ t ?；而+ ++-=Ag Ag /Ag Ag /Ag 1 ln a F RT ?? 负极饱和甘汞电极电位因其氯离子浓度在一定温度下是个定值，故其电极电位只与温度有关，其关系式： φ饱和甘汞 = 0.2415 - 0.00065(t – 25) 而电池电动势 饱和甘汞理论—??+=Ag /Ag E ；可以算出该电池电动势的理论值。与测定值 比较即可。 3．电动势法测定化学反应的△G 、△H 和△S ： 如果原电池内进行的化学反应是可逆的，且电池在可逆条件下工作，则此电池反应在定温定
高中物理实验测定电池的电动势和内阻总结大全(高分秘籍)
第6讲实验测定电池的电动势和内阻 1．某课题研究小组，选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r.(电动势约为4 V，内阻在几欧到几十欧之间) A．电压表V(量程6 V，内阻约为6.0 kΩ) B．电流表A(量程2 mA，内阻约为50 Ω) C．电阻箱R(0～999.9 Ω) D．开关S一只、导线若干 (1)某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，你认为可行吗？请说明理由：___________________________________________________________. (2)今用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，请画出实验电路图． (3)根 据(2)中实 验电路测 得的5组 U、R数据，已在图7－6－12中1 U－1 R坐标系中描出了各点，请作出图象．根 据图象求得E＝________ V，r＝________ Ω. 答案：(1)不可行．理由：根据所给数据，电路中电阻箱取最大值，电路中电流大于电流表量程2 mA，故不可行 (2)如右图所示 (3)如下图所示 3.6～3.7 9.5～10.5
2．为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0的阻值，某同学利用DIS设计了如图7－6－13所示的电路．闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如图7－6－14所示的M、N两条U－I直线．请回答下列问题： (1)根据图7－6－14中的M、N两条直线可知( ) A．直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 B．直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 C．直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 D．直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 (2)图象中两直线交点处电路中的工作状态是( ) A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端B．电源的输出功率最大 C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5 W D．电源的效率达到最大值 (3)根据图7－6－14可以求得定值电阻R0＝________ Ω，电源电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω. 答案：(1)BC (2)AC (3)2.0 1.50 1.0 3.(2020·宜昌调研)现有一特殊的电池，其电动势E约为9 V，内阻r在35 Ω～55 Ω范围，最大允许电流为50 mA.为测定这个
原电池电动势的测定实验报告
实验九原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC-Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=-（9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中得失电子的数目；F为法拉第常数（其数值为965001 ?）；E为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E后，进而 C mol- 又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计 测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就
可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22()()2Zn Zn s Zn a e ++ - + 正极起还原反应： 22()2()C u C u a e C u s + +- + 电池总反应为： 2222()()()()C u Zn Zn s C u a Zn a C u s ++++ ++ 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln C u Zn Zn C u a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中G ? 为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即1Cu Zn a a ==。而在标态时，221C u Zn a a + +==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn C u a R T E E nF a ++ =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1ln 2C u C u C u RT F a ??+ ++=- （9-6） 22,1ln 2Zn Zn Zn RT F a ??+ + -=- （9-7） 式中2,Cu Cu ?+ 和2,Zn Zn ?+ 是当221C u Zn a a + +==时，铜电极和锌电极的标准电极电势。 对于单个离子，其活度是无法测定的，但强电解质的活度与物质的平均质量摩尔浓度和
实验一原电池电动势测定
实验一 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu -Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC -Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=- （9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”
实验：测定电池的电动势和内阻教案
2.10实验：测定电池的电动势和内阻 教材分析 “实验：测定电池的电动势和内阻”是人教版高中物理选修3-1第二章第十节的内容，它是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，又能激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。 教学目标 （一）知识与技能 1、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理。 2、掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法. 3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。 （二）过程与方法 1、体验测定电源的电动势和内阻的探究过程，以及获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。 2、学会利用图像处理数据的方法。 （三）情感态度与价值观 使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。 重点难点 重点：探究测定电池电动势和内阻的原理和方法，掌握如何进行数据处理和误差分析 难点：如何利用图像得到结论以及实验误差的分析 学情分析 学生已经掌握了闭合电路欧姆定律，并且已经有从电路的内、外电阻来分析电路的意识，但是由于对电学实验接触比较少，对实验电路的选择、设计能力还没有形成，对于电路的分析能力仍需进一步的加强，这也是本实验探究的一个重要任务。另外，对于数据的处理，学生较熟悉的是计算法〔亦称代数法〕，利用图像处理数据的能力的培养是本次实验探究的另一个重要任务。 教学方法 实验法，讲解法、讨论法 课前准备 1．学生的学习准备：预习学案。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，导学案（包括课前预习学案，课内探究学案，课后习题）。 3．教学环境的设计和布置：四人一组，实验教学。 教学过程
原电池电动势的测定实验报告
实验九 原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1．测定Cu -Zn 电池的电动势和Cu 、Zn 电极的电极电势。 2．学会几种电极的制备和处理方法。 3．掌握SDC -Ⅲ数字电位差计的测量原理和正确的使用方法。 二、实验原理 电池由正、负两极组成。电池在放电过程中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池内部还可以发生其它反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用来提供电能外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质。从化学热力学知道，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： G nFE ?=- （9-1） 式中G ?是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中得失电子的数目；F 为法拉第常数（其数值为965001C mol -?）；E 为电池的电动势。所以测出该电池的电动势E 后，进而又可求出其它热力学函数。但必须注意，测定电池电动势时，首先要求电池反应本身是可逆的，可逆电池应满足如下条件： (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆； (2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界； (3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。 因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。
在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池的电动势。由（9-1）式可推导出电池的电动势以及电极电势的表达式。下面以铜-锌电池为例进行分析。电池表示式为： 4142()()()()Zn s ZnSO m CuSO m Cu s |||| 符号“｜”代表固相（Zn 或Cu ）和液相（4ZnSO 或4CuSO ）两相界面；“‖”代表连通两个液相的“盐桥”；1m 和2m 分别为4ZnSO 和4CuSO 的质量摩尔浓度。 当电池放电时， 负极起氧化反应： { }22()()2Zn Zn s Zn a e ++-+? 正极起还原反应： 22()2()Cu Cu a e Cu s ++-+? 电池总反应为： 2222()()()()Cu Zn Zn s Cu a Zn a Cu s ++++++? 电池反应的吉布斯自由能变化值为： 22ln Cu Zn Zn Cu a a G G RT a a ++?=?- （9-2） 上述式中G ?为标准态时自由能的变化值；a 为物质的活度，纯固体物质的活度等于1，即1Cu Zn a a ==。而在标态时，221Cu Zn a a ++==，则有： G G nFE ?=?=- （9-3） 式中E 为电池的标准电动势。由（9-1）至（9-1）式可得： 22ln Zn Cu a RT E E nF a + + =- （9-4） 对于任一电池，其电动势等于两个电极电势之差值，其计算式为： E ??+-=- （9-5） 对铜-锌电池而言 22,1 ln 2Cu Cu Cu RT F a ??+ + += - （9-6）
测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析
测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析 公主岭市第一中学 魏景福 2012.11.12 测电池的电动势和内阻的实验是高中物理电学部分的一个重点实验，也是高考的热点实验，笔者就此实验的常见方法（“伏安法”、 “伏阻法”、 “安阻 法”）及误差分析的问题谈一谈个人的观点。 一、用“伏安法”测电池的电动势和内阻 用“伏安法”测电池的电动势和内阻就是用电流表和电压表测电池的电动势和内阻，是通过电流表和电压表测出外电路的电流和路端电压，然后利用闭合电路的欧姆定律求出电池的电动势和内阻。实验要求多测几组I.U 数据,求出几组E.r 值,然后取他们的平均值。还可以用作图法处理，即利用电池的U.I 图象求出E.r 值。 用“伏安法”测电池的电动势和内阻分为电流表“内接”和电流表“外接”两种接法。 实验误差有：1、偶然误差,主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I 图象时描点不很准确；2、系统误差，主要来源于没有考虑电压表的分流和电流表的分压作用。 （一）、电流表内接（相对待测元件——电池） 1、电流表内接时测量原理：如图1所示，电压表.电流表分别测出两组路端电压和总电流的值， 则11U E I r =- ①，22U E I r =- ②， ① - ② 解得 21 12 U U r I I -=- ③， ③带入①解得 1221 12 I U I U E I I -= - ④，
2、系统误差分析：图1电路由于电流表分压使电压表读数（测量值）小于电源的实际路端电压（真实值）。导致实验产生系统误差。 （1）通过理论的推导分析误差： 设电流表的内阻为A R ，电池的电动势和内电阻的真实值分别为0E 和0r 。 则有 1101 A U I R E I r +=- ⑤ 22020A U I R E I r +=- ⑥ ⑤﹣⑥ 得 12 021 A U U r R I I -=-- ⑦ ⑦代入⑤得2112 021 I U I U E I I -= - ⑧ 比较⑦、⑧式和③、④可知 r ＞ 0r ，E ＝0E . 不难看出电流表内接时测得的内电阻偏大，测得的电动势准确。但由于内电阻的相对误差太大，故一般不用此接法。 （2）通过图像的比较分析误差： 由U E Ir =-这一理论公式在坐标系里画出理论线（如图2中的实线），其纵坐标上的截距和斜率的绝对值就是真实值0E 和0r 。用两只表的读数来表示横、纵坐标，由于电流表的分压使电压表的读数小于真实的路端电压，相差A U I R ?=，A R 是一定的，I 越大U ?就越大，I 越小U ?就越小。I ＝0时U ?＝0，所绘制的图线称为实验线（如图2中的虚线）。其纵轴上的截距和图线的斜率的绝对值就电动势和内阻的测量值E 和r ,由图2可见r ＞ 0r ，E ＝0E .
实验七 电池电动势的测定
实验七电池电动势的测定 一、实验目的 1、掌握对消法测定电动势的原理和方法，学习使用电位差计(SDC-Ⅰ精密数字电位差计)测量电池的电动势。 2、学习制备电极、盐桥，组装电池，认识甘汞电极。 3、了解一些可逆电池电动势的应用。 二、实验原理 原电池由两个“半电池”（电极）组成一个电池，不同的半电池可以组成各种各样的原电池。当原电池处于平衡状态时，两极间的电位差为最大，这一最大电位差称为电池电动势，电池处于平衡状态的首要条件是两个电极间不能有电流通过，若有电流通过，电池的平衡状态就会被破坏，因此在测量电池电动势时，必须遵守两个电极间不能有电池通过或通过的电流为无限小这一条件。 因此，不能直接用电压表去测量电动势，电压表尽管内阻很大，但还不是无限大，当把它接在电池的两极间进行测量时，总有一定的电流通过电压表，同时两极间也有同样大小的电流通过。怎样使电池的两极间没有电流通过，测量电池电动势呢？可利用一个外加工作电池和待测电池并联，这样工作电池和待测电池的电动势方向相反，当它们数值相等时，二者相互对消，检流计中无电流通过，这时测出的两极间的电位差Δφ就等于电动势E，即为E=Δφ(Ⅰ→0)，对消法就是根据上述原理测定电池电动势的方法，其实验原理图如图一所示。 E、E N、E X分别为工作电池、标准电池、待测电池，G是检流计，K是转换开关，AB是均匀电阻，C是滑动接触点，r是可变电阻。工作电池E、均匀电阻AB、可变电阻r组成一个通路。 按图测定Ex的原理如下：将转换开关合在“1”的位置，工作电池经AB构成一个 通路，在均匀电阻AB上产生均匀电势降。标准电池的正极经过检流计和工作电 池的正极相连，负极连接到一个滑动接触点C上，改变滑动接触点的位置，找到 C点，使检流计中无电流通过，则标准电池的电动势恰为AC段的电势差完全抵 消（实际工作是：调节r核C使检流计G为零，此时AB段的电势差确定，即 AB电阻单位长度段的电阻为定值）。再将转换开关合在“2”的位置上，用同样的 方法滑动C到C’可以找出检流计无电流通过的另一点C’，此时A C’段的电势差 就等于待测电池电动势Ex。 三、实验仪器和试剂 SDC-Ⅰ精密数字电位差计全套，标准电池，甘汞电极，锌电极，铜电极，0.1mZnSO 溶液，0.1mCuSO溶液，饱和KCl溶液，盐桥，洗瓶，100ml烧杯3个，水砂纸。 四、实验步骤 1、制备饱和KCl盐桥 在一个锥形瓶内，加入3克左右琼脂和100ml蒸馏水，在电炉上加热，直至琼脂完全溶解，加入30克左右的KCl充分搅拌，直到KCl完全溶解后，趁热把此溶液装入盐桥管中，不要夹带气泡或留有断层，静置待琼脂凝结后即可使用，不用时将其放在饱和KCl溶液里存放。 2、电位差计的使用： ⑴将仪器和220V电源联接，开启电源，预热三分钟。 ⑵标定：采用“内标”（仪器内自带标准电池）进行校验。首先，将“测量选择”置于“内标”位置，调节“”六个大按钮，使“电位指示”为“1.00000”V，然后调节“检零调节”，使“检零指示”接近“0000”。（此外，本实验也可采用“外标”进行校验。此时，首先将外接标准电池的“+，-”极性对应和面板“外标”端子连接好，并将“测量选择”置于“外标”位置，调节“100～105”六个大旋钮，使“电位指示”数值与外标电池值相同。（通常标准电池随温度的变化关系式：E t=1.01865-0.0000406(t-20)-0.00000095(t-20)2，按此式对外标电池进行温度检验，否则将影响测量精度）。然后调节“检零调节”使“检零指示”接近“0000”）为方便起见，本实验统一用“内标”进行校验。应注意，在校验结束后的一个测量周期内，不得再调节“检零调节”或碰“检零调节”旋钮，否则影响测量结果。 ⑶测量：用盐桥把待测电池锌的两个电极连接起来，把这个电池的负极与正极对应和仪器面板上“测量”端子连接好，并将“测量选择”置于“测量”，调节“100～105”六个大旋钮，使“检零指示”接近“0000”，此时，“电位指示”值即为被测电动势值，然后将“测量选择”置于“外标”位置，也即将电路断开，隔约3分钟，再将“测量选择”置于