实验十---灵敏电流计特性的研究[1]

实验十灵敏电流计的研究

灵敏电流计也叫直流检流计或检流计，是一种精确的磁电式仪表。它和其它磁电式仪表一样，都是根据载流线圈在磁场中受力矩作用而偏转的原理制成的，只是在结构上有些不同。普通电表中的线圈安装在轴承上，用弹簧游丝来维持平衡，用指针来指示偏转。而灵敏电流计则是用极细的金属悬丝代替轴承，且将线圈悬挂在磁场中，由于悬丝细而长，反抗力矩很小，所以当有极弱的电流流过线圈时，就会使它明显的偏转。因而它比一般的电流表要灵敏得多，可以测量10-6上帝已死～10-11A范围的微弱电流和10三部门明确防卫过当认定标准-3～10-6V范围的微小电压，如光电流、物理电流、温差电动势等；电流计的另一种用途是平衡指零，即根据流过电流计的电流是否为零来判断电路是否平衡。

实验目的

1.了解灵敏电流计的结构和工作原理；

2.了解灵敏电流计的三种运动状态；

3.测定灵敏电流计的临界电阻，电流常数和内阻。

实验原理

1、灵敏电流计的构造

其结构主要分三部分：

磁场部分：诗歌与药材有永久磁铁和圆形软铁芯。永久磁铁产生磁场，圆柱形软铁芯使磁铁极隙间磁场呈均匀径向分布，并增加磁极和软铁之间空隙中的磁场。

偏转部分：可在磁场中转动的线圈，它的上下用金属张丝张紧，张丝同时作为线圈两端的电流引线。由于用张丝代替了普通电表的转轴和轴承，防止了机械摩擦，电流计的灵敏度得以提高。

读数部分：有光源、小镜和标尺。小镜固定在线圈上，随线圈一起转动。它把从光源射来的光反射到标尺上形成一个光点，此部分相当于指针式电表中很长的指针。但是指针太长，线圈的转动惯量增大，灵敏度将下降。为了克服这样的缺点，采用光点偏转法，可使灵敏度进一步大幅度地提高。

有的灵敏电流计常采用多次反射式，使标尺远离电流计的小镜，ACl5型检流计就是此种灵敏电流计。

2、灵敏电流计的读数

当有电流通过灵敏电流计的线圈时，线圈受到电磁力矩作用而偏转。当电磁力矩与张丝的扭转反力矩相等时，线圈就停止在某一位置上，随之标尺上的光标将固定在一定的位置〔例如在标尺的刻度d上〕起一条“光线指针”的作用．而且，电流Ig刘爱勤与光标的位移d成正比，即

〔1〕

式中比例常数称为电流计常数；单位是A／mm，在数值上等于光点移动一个毫米所对应的电流。

3、线圈运动的阻尼特性

当外加电流通过灵敏电流计或断去外电流使线圈发生转动时，由于线圈具有转动惯量和转动动能，它不可能一下子就停止在平衡位置上，而是要越过平衡位置在其附近摆动一段时间才能稳定，摆动时间的长短直接影响测量的速度。为此有必要了解影响线圈运动状态的各种因素。灵敏电流计工作时，总是由它的内阻Rg与外电路电阻R外构成闭合回路〔电流计回路除Rg外的总电阻〕，控制R外的大小，就可控制电磁阻尼力矩M的大小，从而控制线圈的运动状态。

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⑴ 欠阻尼状态：当R外较大时，感应电流较小，电磁阻力矩M较小，线圈偏离平衡位置后就会在平衡位置附近来回振动，振幅逐渐衰减，经过较长时间才能停在平衡位置。R外越大，M越小，线圈振动次数越多，回到平衡位置所需的时间就越长。

⑵ 过阻尼状态：当R外较小时，感应电流较大，电磁阻力矩M较大，线圈偏离平衡位置后会缓慢地回到平衡位置，但不会越过平衡位置。

利用此特性，将一个电键与电流计并联，当电流计光标运动到平衡位置附近时，将电键按下，电流计光标即可迅速停在平衡位置，这样方便了我们的调节。这个电键叫阻尼电键。灵敏电流计面板上的“短路”档，就是这样的阻尼电键装置。

⑶ 临界阻尼：当R外适当时，线圈偏离平衡位置后能快速的正好回到平衡位置而又不发生振动，临界阻尼状态的外电阻称为电流计的临界阻尼电阻Rc。

显然，电流计工作在临界状态时，最有利于观察和读数。

4、灵敏电流计面版图

其使用方法和注意事项分述如下：

⑴ 待测电流由面板左下角标有“+”和“-”的两个接线柱接入，一般可以不考虑正负。

〔2〕实验时，先接通AC220V电源，看到光标后将分流器旋钮从“短路”档转到“×1” 档，看

光标是否指“0”，假设光标不指“0”，应使用零点调节器和标尺活动调零器把光标调到“0”点。假设不到光标，先检查仪器的小灯泡是否发光，假设小灯泡是亮的，轻拍检流计，观察光标偏在哪边，假设偏在左边，逆时针旋转零点调节器；假设偏在右边，则顺时针旋转零点调节器，使光标露出并调整到零。

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