靈敏電流計特性研究

PAGEPAGE4靈敏電流計特性研究【實驗目的】了解靈敏電流計的原理和構造；測定靈敏電流計的內阻和電流計常數；觀察靈敏電流計的運動狀態(tài)與外電阻的關系。

【實驗原理】

一、靈敏電流計的構造：

靈敏電流計的構造如下圖所示：

在極細并富有彈性的金屬絲上面懸掛著小鏡子MO和線圈C，當線圈通有電流時，線圈所受到的磁力矩M1和金屬絲的扭力矩M2平衡時，線圈將偏轉一個角度，有以下關系：

（1）

（2）（3）

由以上三式可知：

（4）

對于小鏡子MO在這個結構中發(fā)揮的作用：

做工時可以把α角做得很小，此時小鏡子到讀數尺的距離為L，可以有如下的近似關系：

（5）

由（5）式和（4）式消去角度可得如下結論：

（6）

上式中的K就是靈敏電流計的電流計常數，K的倒數S1稱為電流計的靈敏度。而K和S1僅僅取決于電流計的各個結構參數。

并且注意到，當入射光線到達讀數尺之前經過了多次反射，可以進一步提高電流計的靈敏度，這個時候的靈敏電流計稱之為復射式靈敏電流計。它的靈敏度比通常的靈敏電流計更大。

二、靈敏電流計的阻尼特性：

靈敏電流計由于采用的是懸掛式的線圈結構，所以摩擦阻尼變得特別小，在讀書的過程中，有時候會需要很長的時間停下來，所以需要注意靈敏電流計的阻尼特性。

在線圈運動的過程中，豎直的兩邊切割磁感線，產生感應電動勢，這將會在回路情況下產生電磁阻尼。通過線圈的電流大小為：

（7）

所受到的電磁阻尼矩為：（8）

由上式可見，電磁阻尼矩總是可外電阻有關的，因此，可以利用這一點在實際實驗中讓靈敏電流計指針迅速停下來。

可以發(fā)現，當外電阻為某個臨界電阻值的時候，電磁阻尼矩在某個適當值，會使得指針迅速停下來（曲線Ⅲ）。如果阻尼矩稍大，線圈將緩慢的趨于平衡（曲線Ⅱ）；如果阻尼矩稍小，線圈將在平衡位置附近來回震蕩（曲線Ⅰ）。如右圖所示：

∴Rg=（38.4±0.05）Ω阻值百分差E=13%靈敏度百分差E`=5%（二）回歸法（作圖法）數據表相同得斜率b=RbIg∴Rg=41.4Ω；K=3.22E-8A·mm-1阻值百分差E=22%靈敏度百分差E`=5%（三）替代法R=35.0Ω百分差E=2.9%（四）觀察靈敏電流計運動狀態(tài)與外電阻的關系Rt(s)R∞125R=R臨0.92R=4R臨2.66R=023可以發(fā)現，在R∞和R=0時電流計指針歸零所需時間遠大于RR臨時。【誤差分析】出現問題：可發(fā)現替代法（三）中的結果與標稱值較為接近，而（一）、（二）中實驗結果與標稱值偏差較大?？赡茉颍?、分析電路圖可發(fā)現測量電阻時，前者包含了單刀雙擲開關的電阻，后者不包括。在實驗中，更換開關進行實驗時，是有發(fā)現電流大小有較為明顯的變化，猜測單刀雙擲開關的電阻不可忽略。同時，實驗中閉合電流計