靈敏電流計(jì).(課堂PPT)

1、靈敏電流計(jì)的研究,物理實(shí)驗(yàn)中心,1,實(shí) 驗(yàn) 目 的,了解靈敏電流計(jì)的構(gòu)造及工作原理。 掌握測定靈敏電流計(jì)的分度值、臨界外電阻和內(nèi)阻的方法。 觀察靈敏電流計(jì)處于過阻尼、欠阻尼及臨界阻尼時(shí)光標(biāo)的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，學(xué)會(huì)正確使用靈敏電流計(jì)。,2,實(shí) 驗(yàn) 原 理,靈敏電流計(jì)構(gòu)造 靈敏電流計(jì)的讀數(shù) 線圈運(yùn)動(dòng)的阻尼特性 靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻、分度值、外臨界電阻的測量方法,3,一、靈敏電流計(jì)的構(gòu)造,偏轉(zhuǎn)部分,讀數(shù)部分,磁場部分,讀數(shù)部分：由光源、小鏡和標(biāo)尺組成，小鏡固定在線圈上,隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，把從光源射來的光反射到標(biāo)尺上形成一個(gè)光點(diǎn)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過一個(gè)很小的角度時(shí)，反射光點(diǎn)有明顯的移動(dòng)。采用光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)法，可大大提高了靈敏

2、度。,4,二、靈敏電流計(jì)的讀數(shù),當(dāng)有電流Ig通過靈敏電流計(jì)的線圈時(shí)，線圈受到電磁力矩作用偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電磁力矩=張絲的扭轉(zhuǎn)反力矩時(shí)，線圈停止在某一位置，轉(zhuǎn)過角， 與Ig成正比。小鏡也轉(zhuǎn)過角，因而反射光線相對(duì)平衡位置就轉(zhuǎn)過了2角。此時(shí),光點(diǎn)在標(biāo)尺上移動(dòng)一段距離n,n與成正比，因此，n 也就與電流 Ig 成正比，可見，由光點(diǎn)的移動(dòng)距離n可測出電流的大小。,0,15,15,2,l,k比例常數(shù)，稱為電流計(jì)常數(shù)，單位：A/mm。,Si電流計(jì)靈敏度。,5,三、線圈運(yùn)動(dòng)的阻尼特性,從電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。檢流計(jì)工作時(shí)，總是由它的內(nèi)阻Rg與外電路上總電阻R外 構(gòu)成一個(gè)回路，因而線圈有

3、感應(yīng)電流通過。這個(gè)電流與磁場相互作用, 會(huì)產(chǎn)生阻止線圈運(yùn)動(dòng)的電磁阻尼力矩M， M的大小與回路總電阻成反比，即：,6,臨界阻尼振動(dòng)狀態(tài),過阻尼振動(dòng)狀態(tài),欠阻尼振動(dòng)狀態(tài),當(dāng)R外 較大時(shí)，M較小，線圈作振幅逐漸衰減的振動(dòng)，需經(jīng)較長的時(shí)間才停止在新的平衡位置；欠阻尼振動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)R外 較小時(shí)，M較大，線圈緩慢地趨向新的平衡位置，而不會(huì)越過平衡位置；過阻尼振動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)R外適當(dāng)時(shí)，線圈能很快達(dá)到平衡位置而不發(fā)生振動(dòng)。 臨界阻尼振動(dòng)狀態(tài),7,考慮線圈從平衡位置回到零點(diǎn)的過程，我們可以在檢流計(jì)兩端并聯(lián)一個(gè)電鍵K，如下圖所示：當(dāng)K合上時(shí)，R外0，電磁阻尼很大，線圈立即停止運(yùn)動(dòng)，如斷開,接外電路,從上述三種線圈運(yùn)動(dòng)

4、狀態(tài)可知，檢流計(jì)工作于臨界狀態(tài)時(shí)，線圈到達(dá)平衡位置所需要的時(shí)間最短，最便于測量。因此，在實(shí)際工作中，必須考慮使檢流計(jì)工作或接近工作在臨界狀態(tài)。,電路，在光點(diǎn)返回零點(diǎn)時(shí) 按下K，線圈就會(huì)立即停在 零點(diǎn)這就節(jié)約測量時(shí)間。 K稱為阻尼電鍵。,G,K,8,四、靈敏電流計(jì)外臨界電阻、分度值K 、內(nèi)阻Rg的測量,實(shí) 驗(yàn) 線 路 圖,（電阻箱）,9,1測量電流常數(shù)（分度值）K,解上述方程組得,在上式中，令,則,由分度值定義,由電路分析得：,10,2測量內(nèi)阻Rg 采用半偏法測量內(nèi)阻，電路圖中，第一分壓保持恒定，R1和R2固定，通過調(diào)節(jié)電阻箱R3的值改變光標(biāo)的位置。,其中，分別為光標(biāo)偏轉(zhuǎn)dm和d時(shí)，電流計(jì)通過的

5、電流值。 由于第一分壓保持恒定，則有,上式中，R3m和R3分別為光標(biāo)偏轉(zhuǎn)dm和d時(shí),電阻R3的取值。 實(shí)驗(yàn)中，令dm=2d，并記下相應(yīng)的R3m和R3，則可計(jì)算出Rg。 由于在實(shí)驗(yàn)中，R2R1，有,11,實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容,1.觀察靈敏電流計(jì)的阻尼特性并測出外臨界電阻R臨 2. 測量靈敏電流計(jì)的分度值（電流常數(shù)）K 3.測量電流計(jì)的內(nèi)阻Rg,令,則,根據(jù)最小二乘法求出斜率b,結(jié)果表示,具體實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)紀(jì)錄要求見講義P100-P101,12,n=0,AC15/6型檢流計(jì),分流器,接線柱,零點(diǎn)調(diào)節(jié),電源,13,注 意 事 項(xiàng),4.雙刀換向開關(guān)可改變通過靈敏電流計(jì)的電流向， 實(shí)現(xiàn)光標(biāo)左右偏轉(zhuǎn)的變換。,14,5.因電流計(jì)不能通過較大電流，因此，采用兩次分壓電路，注意電源輸出電壓不要大于6v。第一次分壓利用劃線變阻器，接線時(shí)注意區(qū)分固定端和劃線端。電路中R1 1 和R220K 比值懸殊注意不要接反，否則通過電流計(jì)電流將太大。,7. 半偏法測內(nèi)阻時(shí)要求保持第一分壓不變，調(diào)節(jié)劃線變阻器使光標(biāo)偏轉(zhuǎn)25格后，通過調(diào)節(jié)電阻箱R3的