实验16 灵敏电流计特性的研究灵敏电流计也叫检流计,是磁电式仪表。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10-6~10-11A范围的微弱电流和10-3~10-6V范围的微小电压,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。一、;;,电流常数和内阻。二、实验仪器AC15/4型直流复射式检流计、电池、电压表、滑线电阻器、标准电阻、电阻箱二个,单刀开关二个、导线等。三、-1 灵敏电流计基本结构图16-2灵敏电流计镜尺系统灵敏电流计主要由三部分组成,如图16-1和16-2所示。:在永久磁铁的N和S极之间安装一个柱形软铁,使磁极与软铁柱缝隙里的磁场分布呈均匀辐射状。:一个用细导线绕制的矩形线圈悬挂于磁隙间,并能以悬丝为轴转动。悬丝是能导电的青铜薄带,具有良好的扭转弹性,悬丝的扭力矩很小(普通电表采用宝石轴承加游丝式结构,轴承存在摩擦力矩)。上下悬丝各与线圈的导线两端接通。:一个小反射镜固定在悬丝线圈骨架下面,用它把光源射来的光反射到标尺上,形成一个光标进行读数,其等效指针长度达1米以上。由于用扭力矩很小的悬丝代替了普通电表的一般游丝,减少了轴承摩擦,用光学指示替代了机械指针,使得电流计的灵敏度提高了几个数量级。-1所示,当有电流Ig流过线圈时,根据电磁学原理,线圈所受的磁力矩为(16-1)式中N和S为线圈匝数和截面积,B为磁极与铁芯间隙中的磁感应强度。同时,线圈偏转过程中受到悬丝产生的扭力矩(恢复力矩)的作用,其大小为(16-2)式中D为悬丝的弹性扭转系数,负号表示线圈偏转角θ转向与Mθ相反。当线圈最后静止下来时偏转角为θ0,则有此时,即有: (16-3)可见,线圈偏转角θ0和线圈通过的电流Ig成正比例,由线圈偏转角θ0就可以确定Ig的大小。线圈偏转角θ0可由前面所述的光源投射到小镜上,再反射到标尺上的光标所移动的距离d和标尺与小镜的距离L(如图16-2)求得。由光的反射定律,标尺上读数d与θ0的关系是d=L·2θ0,或θ0=d/2L,其中L为标尺与反射镜间距离,代入(16-3)式有:(16-4)其中Ki=D/2LNBS为电流常数。(16-4)式表明通过电流计的电流Ig与标尺上的读数d成正比。电流计给定,电流计常数就确定了。灵敏电流计的电流常数是由电流计本身的结构决定的,单位是(A/分度),表示光标每偏转1分度(1毫米)所对应的电流值。Ki值越小,电流计越灵敏,Ki的倒数(1/Ki=S)称为灵敏电流计的电流灵敏度,即S越大,电流计灵敏度越高。(实际上,无论什么原因使得电流计的线圈发生转动)时,由于线圈具有转动惯量和转动动能,它不可能一下子就
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