灵敏检流计的研究

1. 灵敏检流计的研究 物理实验中心

2. 实 验 目 的 • 了解灵敏电流计的工作原理。 • 测量灵敏电流计的内阻、灵敏度和临界外阻。 • 观察灵敏电流计处于过阻尼、欠阻尼及临界阻尼时光点三种运动状态，学会正确使用灵敏电流计。

3. 实 验 原 理 • 灵敏电流计构造 • 灵敏电流计的读数 • 线圈运动的阻尼特性 • 灵敏电流计的内阻、灵敏度、外临界电阻的测量方法

4. 一、灵敏检流计的构造 读数部分 偏转部分 磁场部分 读数部分： 由光源、小镜和标尺组成，小镜固定在线圈上,随线圈一起转动，把从光源射来的光反射到标尺上形成一个光点，当线圈转过一个很小的角度时，反射光点有明显的移动。采用光点偏转法，可大大提高了灵敏度。AC15型检流计是采用多次反射式，使标尺远离电流计的小镜。

5. 二、灵敏检流计的读数 当有电流Ig通过灵敏电流计的线圈时，线圈受到电磁力矩作用偏转，当电磁力矩=张丝的扭转反力矩时，线圈停止在某一位置，转过θ角， θ与Ig成正比。小镜也转过θ角，因而反射光线相对平衡位置就转过了2θ角。此时,光点在标尺上移动一段距离n, θ 2θ l 15 15 0 n与θ成正比，因此，n 也就与电流 Ig 成正比，可见，由光点的移动距离n可测出电流的大小。 k－比例常数，称为电流计常数，单位：A/mm。 Si－电流计灵敏度。

6. 三、线圈运动的阻尼特性 从电磁感应定律知道，线圈在磁场中运动时要产生感应电动势。检流计工作时，总是由它的内阻Rg与外电路上总电阻R外 构成一个回路，因而线圈有感应电流通过。这个电流与磁场相互作用, 会产生阻止线圈运动的电磁阻尼力矩M， M的大小与回路总电阻成反比，即：

7. 欠阻尼振动状态 临界阻尼振动状态 过阻尼振动状态 • 当R外较大时，M较小，线圈作振幅逐渐衰减的振动，需经较长的时间才停止在新的平衡位置；－欠阻尼振动状态 • 当R外 较小时，M较大，线圈缓慢地趋向新的平衡位置，而不会越过平衡位置；－过阻尼振动状态 • 当R外适当时，线圈能很快达到平衡位置而不发生振动。 • －临界阻尼振动状态

8. 从上述三种线圈运动状态可知，检流计工作于临界状态时，线圈到达平衡位置所需要的时间最短，最便于测量。因此，在实际工作中，必须考虑使检流计工作或接近工作在临界状态。从上述三种线圈运动状态可知，检流计工作于临界状态时，线圈到达平衡位置所需要的时间最短，最便于测量。因此，在实际工作中，必须考虑使检流计工作或接近工作在临界状态。 考虑线圈从平衡位置回到零点的过程，我们可以在检流计两端并联一个电键K，如下图所示：当K合上时，R外＝0，电磁阻尼很大，线圈立即停止运动，如断开 K 电路，在光点返回零点时 按下K，线圈就会立即停在 零点．这就节约测量时间。 K称为阻尼电键。 G 接外电路

9. 四、灵敏电流计内阻Rg、灵敏度Si、外临界电阻的测量四、灵敏电流计内阻Rg、灵敏度Si、外临界电阻的测量 G 实 验 线 路 图 V

10. 根据欧姆定律可得: 又有 和 最后推导: 可见，在Ra、Rb、n保证不变的前提下，R和U成线性关系。我们只要测得两组U、R的值就可以确定Rg、Si。因为这种方法要求n保证不变，所以通常称为定偏法。

11. 令: 则: R=A+BU 在本实验中，为了减少随机误差对测量结果的影响，需测得多组U、R值，数据处理可采用如下方法： ①最小二乘法 用最小二乘法对数据进行直线拟合，可求出A、B值，因Ra、Rb、n可从仪器上直接读出，故可解出Rg、Si的值。 ② 作图法 以U为横坐标，R为纵坐标，在直角坐标纸上作图，根据直线的截距和斜率，可求出Rg和Si的值。

12. 实 验 内 容 1.定偏法测灵敏电流计内阻Rg和灵敏度Si ①在Ra、Rb、n保持不变的前提下，R 和 U 成线性关系。我们只要测得多组 U、R 的值，用最小二乘法对数据进行直线拟合，就可以得出Rg、Si 的值。 ②若U、Rb、n保持不变，R 和（1/Ra）成线性关系。只要测得多组 Ra、R 的值，以1/Ra为横坐标，R 为纵坐标，在直角坐标纸上作图，根据直线的截距和斜率，也可以求出Rg 和Si 的值。 2.测外临界电阻R临 3.观察灵敏电流计欠阻尼、临界阻尼、过阻尼状态

13. AC15/6型检流计 电源 分流器 n=0 零点调节 接线柱

14. 注 意 事 项