地磁式万用电表

本实用新型属电学仪表

一般指针式电表均结构复杂、加工精密、成本高、体积大。中学教学仪器中的简易检流计及古老的正切电流计结构虽较简单，但线圈太大精度太差，只能作定性实验，且体积也较大，所以都不能用它做成有度量作用的微型电表与廉价电表。

为了满足工作中对微型电表与廉价电表的需要，本实用新型将正切电流计或简易检流计加以改进，提高其灵敏度与准确性，使之可以成为毫安表。如加上相应的配件，便能做成廉价的万用电表或微型的万用电表。

本实用新型的要点是：如图1－A、1－B与1－C“表头的转动部分”是由一个磁性强、保磁性好、转动灵敏的小磁体①，与粘在小磁体上的一根很细、很直、很轻的指针②构成的，这个指针在小磁体的垂直平分线上。通电线圈③是一个略大于小磁体且能使小磁体的任何一端在其中自由转出或转入的矩形固定线圈。安装时，小磁体的转动中心④靠近通电线圈某一端管口的中心，或把小磁体安装在线圈内。通电线圈的内腔横截面积尽可能小，使电流的磁场集中。刻度盘⑤如图2－A与2－B，刻度盘上以指针偏转90度为取值范围，（磁体的转角与指针相同）刻度盘的零点⑥位置有两种，一种是零点在刻度盘⑤的中点，如图2－A，一种是零点在刻度盘⑤左端，如图2－B。使用前，转动表壳⑦使指针在刻度盘零点位置。如图3与图4所示，通电圈中通电时，电流产生的磁场推动磁体与指针，使它偏转一定角度，然后它与地磁场对磁体产生的力矩相平衡。断电后，磁体与指针 均回到零点。使用时，如选零点在中间的刻度盘，则指针既可向左偏转又可向右偏转；如选用零点在左端的刻度盘，则指针只能向右偏转。各个有关物理量的函数关系如下：设通电线圈中的电流为I，线圈中电流的磁场对磁体每一极的作用力为F₁，磁体的旋转半径为R，地球的磁场对磁体每一极的作用力为F₂，工作时，磁体偏转的角度为θ，F₁推动磁体每一极偏转的动力矩为M₁，地球的磁场对每一磁极的力矩是阻碍磁体转动的阻力矩，设它为M₂，M₂＝F₂×RSinO，电表做成后，式中F₂与R可视为某一定值，则M₂与θ成正变关系，因为这种电表可利用地磁场阻碍磁体转动的力矩代替一般电表中平面螺形弹簧的弹性力矩，所以本实用新型命名为地磁式电表。工作时，F₁与I成正比关系，F₁与θ的关系如下：如果零点在刻度盘⑦的中点时，∵M₁＝M₂即F₁RCOSθ＝F₂RSinθ∴F₁＝F₂tgθ，如图3与图4如果零点在刻度盘⑧的左端时，∵当M₁＝M₂即F₁RCOS（45°－θ）＝F₂RSinθ∴F₁＝F₂Sinθ÷COS（45°－θ）。这两个系式中F₂均可视为某一定值，所以F₁与θ成正变关系，即I与θ亦成正变关系。刻度方法是根据需要加接适当附件，当指针偏转90度时使各档获得合乎要求的最大值，然后在刻度盘上画出从0度到90度的等分线，按上述两个关系式推算出每隔5度或每隔1度所对应的函数值，将此值列成函数表，供使用时查对。也可将要度量的各种电学物理量仍取整数，则刻度盘上的刻度是不等距的，零点在中点的刻度盘上，中间刻度较稀两侧刻度较密，且疏密相差较大。零点在左端的刻度盘上，刻度虽不等距，但相差不大，宜作定量计算用。对表头增加其它附件的方法与一般万能电表相同，但是改变电流的量程，不是用加并联分流电阻的方法，而是用线圈抽头，用改变通电线圈匝数的方法，以增减电流磁

本实用新型与一般电表比，有如下优点：

1.表头结构简单：制造维修容易，成本低，可用它做成廉价的中学生实验电表，误差＜5％，数据的精度足以验证中学物理中的电学规律。

2.体积可以缩小，使表壳直径φ＜25毫米，便可做成微型电表，安装在中号测电笔后端，可制成兼有万能电表、测电笔、指南针三者功能的七用测电笔，供电工随身携带，误差＜10％，数据精度足以判断线路故障。

3.表头线圈的线径粗，表头电阻也小，所以电流过载时不易毁。另外对暂短电流反应灵，如作电磁感应实验时，指针偏转比一般灵敏电流计的指针偏转角度大。

4.表头小，表壳轻，所以不易摔坏。对中学生与电工很适用。

实施例一：做成微型万能电表，用于七用测电笔。组成表头转动部分的磁体，长10毫米厚0.5毫米，平均宽5毫米，电表指针长13毫米。通电线圈用直径φ＝0.1毫米的漆包线绕500匝，满载时读数为5毫安，用其中25匝的线圈抽头作安培计，满载读数为100毫安，串联一个2KΩ分压电阻，作10 直流电压计，再加58KΩ分压电阻，再串联一个2CP1二极管作400 交流电压表，接入1.5 电池作电源作10KΩ电阻表。误差＜10％，其读数精度可以帮助电工判断一般电路中的故障情况。

实施例二：作成廉价万能电表，用于中学物理学生实验。组成表头转动部分的磁体长20毫米厚0.5毫米，平均宽度5毫米，电表指针长60毫米，是直径为0.1毫米的玻璃纤维做成的。通电线圈是用直径为0.2毫米的漆包线绕100匝。其满载读数是10毫安，取其中2匝抽头作量程为500毫安的安培表，串联 300欧姆分压电阻，作量程为3 直流电压表，线圈直接串联2CP二极管作量程为1 交流电压表，接入1.5V电池作量程为20KΩ的电阻表。误差＜±5％，其精度可以验证中学物理课程中的电学定律。