靈敏檢流計的構(gòu)造匯編

1、 實實 驗驗 目目 的的 了解靈敏電流計的工作原理。了解靈敏電流計的工作原理。 測量靈敏電流計的內(nèi)阻、靈敏度和臨界測量靈敏電流計的內(nèi)阻、靈敏度和臨界 外阻。外阻。 觀察靈敏電流計處于過阻尼、欠阻尼及觀察靈敏電流計處于過阻尼、欠阻尼及 臨界阻尼時光點三種運動狀態(tài)，學(xué)會正臨界阻尼時光點三種運動狀態(tài)，學(xué)會正 確使用靈敏電流計。確使用靈敏電流計。 實實 驗驗 原原 理理 靈敏電流計構(gòu)造靈敏電流計構(gòu)造 靈敏電流計的讀數(shù)靈敏電流計的讀數(shù) 線圈運動的阻尼特性線圈運動的阻尼特性 靈敏電流計的內(nèi)阻、靈敏度、外臨界電靈敏電流計的內(nèi)阻、靈敏度、外臨界電 阻的測量方法阻的測量方法 一、靈敏檢流計的構(gòu)造一、靈敏檢流計的

2、構(gòu)造 偏轉(zhuǎn) 部分 讀數(shù) 部分 磁場 部分 讀數(shù)部分：讀數(shù)部分： 由光源、小鏡和標(biāo)尺組成，小鏡固定在線圈上由光源、小鏡和標(biāo)尺組成，小鏡固定在線圈上, 隨線圈一起轉(zhuǎn)動，把從光源射來的光反射到標(biāo)尺上形成一個隨線圈一起轉(zhuǎn)動，把從光源射來的光反射到標(biāo)尺上形成一個 光點，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過一個很小的角度時，反射光點有明顯的移光點，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過一個很小的角度時，反射光點有明顯的移 動。采用光點偏轉(zhuǎn)法，可大大提高了靈敏度。動。采用光點偏轉(zhuǎn)法，可大大提高了靈敏度。AC15型檢流型檢流 計是采用多次反射式，使標(biāo)尺遠(yuǎn)離電流計的小鏡。計是采用多次反射式，使標(biāo)尺遠(yuǎn)離電流計的小鏡。 二、靈敏檢流計的讀數(shù)二、靈敏檢流計的讀數(shù) 當(dāng)有電

3、流當(dāng)有電流Ig通過靈敏電流計的線通過靈敏電流計的線 圈時，線圈受到電磁力矩作用偏轉(zhuǎn)，圈時，線圈受到電磁力矩作用偏轉(zhuǎn)， 當(dāng)電磁力矩當(dāng)電磁力矩= =張絲的扭轉(zhuǎn)反力矩時，張絲的扭轉(zhuǎn)反力矩時， 線圈停止在某一位置，轉(zhuǎn)過線圈停止在某一位置，轉(zhuǎn)過角，角， 與與Ig成正比。成正比。小鏡也轉(zhuǎn)過小鏡也轉(zhuǎn)過角，因而角，因而 反射光線相對平衡位置就轉(zhuǎn)過了反射光線相對平衡位置就轉(zhuǎn)過了2 2 角。此時角。此時,光點在標(biāo)尺上移動一段距光點在標(biāo)尺上移動一段距 離離n,n, n n與與成正比，因此，成正比，因此，n 也就與電流也就與電流 Ig Ig 成正比，可見，由光點成正比，可見，由光點 的移動距離的移動距離n可測出電流的

4、大小。可測出電流的大小。 2 ln nkI g 0 1515 2 l k比例常數(shù)，稱為電流計常數(shù)，比例常數(shù)，稱為電流計常數(shù)， 單位：單位：A/mm。 i S k 1 Si電流計靈敏度。電流計靈敏度。 三、線圈運動的阻尼特性三、線圈運動的阻尼特性 從電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場中運動時從電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場中運動時 要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。檢流計工作時，總是由它要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。檢流計工作時，總是由它 的內(nèi)阻的內(nèi)阻Rg與外電路上總電阻與外電路上總電阻R外 外 構(gòu)成一個回路， 構(gòu)成一個回路， 因而線圈有感應(yīng)電流通過。這個電流與磁場相因而線圈有感應(yīng)電流通過。這個電流與磁場相 互作用互作用, 會產(chǎn)生

5、阻止線圈運動的電磁阻尼力矩會產(chǎn)生阻止線圈運動的電磁阻尼力矩M， M的大小與回路總電阻成反比，即：的大小與回路總電阻成反比，即： 外 RR M g 1 臨界阻 尼振動 狀態(tài) 過阻尼振 動狀態(tài) 欠阻尼 振動狀 態(tài) 當(dāng)當(dāng)R外 外 較大時， 較大時，M較小，線圈作振幅逐漸衰減的振動，需經(jīng)較較小，線圈作振幅逐漸衰減的振動，需經(jīng)較 長的時間才停止在新的平衡位置；欠阻尼振動狀態(tài)長的時間才停止在新的平衡位置；欠阻尼振動狀態(tài) 當(dāng)當(dāng)R R外 外 較小時， 較小時，M較大，線圈緩慢地趨向新的平衡位置，而不較大，線圈緩慢地趨向新的平衡位置，而不 會越過平衡位置；過阻尼振動狀態(tài)會越過平衡位置；過阻尼振動狀態(tài) 當(dāng)當(dāng)R外

6、外適當(dāng)時，線圈能很快達(dá)到平衡位置而不發(fā)生振動。 適當(dāng)時，線圈能很快達(dá)到平衡位置而不發(fā)生振動。 臨界阻尼振動狀態(tài)臨界阻尼振動狀態(tài) 外 RR M g 1 考慮線圈從平衡位置回到零點的過程，我們可以在考慮線圈從平衡位置回到零點的過程，我們可以在 檢流計兩端并聯(lián)一個電鍵檢流計兩端并聯(lián)一個電鍵K，如下圖所示：當(dāng)，如下圖所示：當(dāng)K K合上時，合上時， R R外 外 0 0，電磁阻尼很大，線圈立即停止運動，如斷開，電磁阻尼很大，線圈立即停止運動，如斷開 接外電路 從上述三種線圈運動狀態(tài)可知，檢流計工作于臨從上述三種線圈運動狀態(tài)可知，檢流計工作于臨 界狀態(tài)時，線圈到達(dá)平衡位置所需要的時間最短，最界狀態(tài)時，線圈

7、到達(dá)平衡位置所需要的時間最短，最 便于測量。因此，在實際工作中，必須考慮使檢流計便于測量。因此，在實際工作中，必須考慮使檢流計 工作或接近工作在臨界狀態(tài)。工作或接近工作在臨界狀態(tài)。 電路，在光點返回零點時電路，在光點返回零點時 按下按下K K，線圈就會立即停在，線圈就會立即停在 零點這就節(jié)約測量時間。零點這就節(jié)約測量時間。 K K稱為阻尼電鍵。稱為阻尼電鍵。 G K 四、靈敏電流計內(nèi)阻四、靈敏電流計內(nèi)阻R Rg g、靈敏度、靈敏度S Si i、外臨界電阻的測量外臨界電阻的測量 E1 K 2 K 3 K R g I 4 K b R a R a I b I d ab c 0 R 1 2 實實 驗驗

8、 線線 路路 圖圖 G V 根據(jù)歐姆定律可得根據(jù)歐姆定律可得: : )( gbba b g RRRRR UR I 又有又有 , ba RR i S k 1 和和 nkI g U nR SR RRR a ib gb 最后推導(dǎo)最后推導(dǎo): 可見，在可見，在Ra、Rb、n保證不變的前提下，保證不變的前提下，R和和U成線性關(guān)系。我成線性關(guān)系。我 們只要測得兩組們只要測得兩組U、R的值就可以確定的值就可以確定Rg、Si。因為這種方法要。因為這種方法要 求求n保證不變，所以通常稱為定偏法。保證不變，所以通常稱為定偏法。 U nR SR RRR a ib gb 在本實驗中，為了減少隨機誤差對測量結(jié)果的在本實驗

9、中，為了減少隨機誤差對測量結(jié)果的 影響，需測得多組影響，需測得多組U、R值，數(shù)據(jù)處理可采用如下方值，數(shù)據(jù)處理可采用如下方 法：法： 最小二乘法最小二乘法 用最小二乘法對數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，可求出用最小二乘法對數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，可求出A、 B值，因值，因Ra、Rb、n可從儀器上直接讀出，故可解出可從儀器上直接讀出，故可解出 Rg、Si的值。的值。 作圖法作圖法 以以U為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，R為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)紙上作為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)紙上作 圖，根據(jù)直線的截距和斜率，可求出圖，根據(jù)直線的截距和斜率，可求出Rg和和S Si i的值。的值。 令令: B nR SR ARR a ib gb , 則則:

10、R=A+BU 實實 驗驗 內(nèi)內(nèi) 容容 1.定偏法測靈敏電流計內(nèi)阻定偏法測靈敏電流計內(nèi)阻Rg和靈敏度和靈敏度Si 在在R Ra a、R Rb b、n n保持不變的前提下，保持不變的前提下，R R 和和 U U 成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。 我們只要測得我們只要測得多多組組 U U、R R 的值，的值，用最小二乘法對數(shù)據(jù)用最小二乘法對數(shù)據(jù) 進(jìn)行直線擬合，進(jìn)行直線擬合，就可以得就可以得出出Rg、Si 的值。的值。 若若U U 、R Rb b、n n保持不變，保持不變，R R 和（和（1/R1/Ra a）成線性關(guān)系。只要）成線性關(guān)系。只要 測得測得多多組組 R Ra a 、R R 的值，以的值，以1/R1/Ra a 為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，R R 為縱坐為縱坐 標(biāo)，在直角坐標(biāo)紙上作圖，根據(jù)直線的截距和斜率，標(biāo)，在直角坐標(biāo)紙上作圖，根據(jù)直線的截距和斜率， 也可以求出也可以求出Rg 和和S Si i 的值。 的值。 2.測外臨界電阻測外臨界電阻R臨 臨 1.3.觀察靈敏電流計欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼觀察靈敏電流計欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼 狀態(tài)狀態(tài) n=0 AC15/6AC15/6型檢流計型檢流計 分流器 接線柱 零點調(diào)節(jié) 電源 注注 意意 事事 項項 電流計的分流器放電流計的分流器放“短路短路”時，不能調(diào)整時，不能調(diào)整 機械零點。機械零點。 2.2.在測量中，當(dāng)電流計光點左右擺動不停時，在測