检流计特性
检流计的特性
实验简介检流计是磁电式仪表，它是根据载流线圈在磁场中受到力矩而偏转德原理制成的。
普通电表中线圈是安放在轴承上，用弹簧游丝来维持平衡，用指针来指示偏转。
由于轴承有摩擦，被测电流不能太弱。
检流计使用极细的金属悬丝代替轴承悬挂在磁场中，由于悬丝细而长，反抗力矩很小，所以有很弱的电流通过线圈就足以使它产生显著的偏转。
因而检流计比一般的电流表灵敏的多，可以测量微电流（10-7~10-10A）或者微电压（10-3~10-6V），如光电流、生理电流、温差电动势等。
首次记录神经动作电位，就是用此类仪器实现的。
检流计的另一种用途是平衡指零，即根据流过检流计的电流是否为零来判断电路是否平衡，它被广泛使用在直流电桥和电位差计中。
本实验的目的就是为了了解磁电式检流计的结构、原理和运动规律，测量临界电阻，通过测量它的灵敏度和内阻，学习正确的使用方法。
实验原理⏹磁电式检流计的结构以光点式检流计为例，结构如图1和图2所示，检流计由三部分组成：●磁场部分：由永久磁铁(N,S)产生磁场，圆柱形软铁心(J)使气隙中磁场呈均匀辐射状。
●偏转部分：能在气隙中转动的矩形线圈C及从上下拉紧线圈的金属张丝E,只要有很小的力矩作用，就能使线圈偏转。
●读数部分：小镜M固定在动圈上，它把光源射进来的光束反射到标尺上形成一个光标，当电流流过动圈时，动圈受力偏转而带动小镜M转过α角，因而反射光束偏转的角度为,光标在标尺上移动的距离，L为小镜到标尺的距离。
⏹检流计的工作原理当被测电流I(或电压)经悬丝流过动圈时，载流动圈受到气隙中永久磁铁产生的磁场(磁感应强度B)的作用。
由于磁场是辐射装的，因此手里的动圈不管偏转到什么位置，B的方向总与l(即I G)的方向垂直，那么N匝载流动圈受到的总磁力矩为M = N B I G S= G I G (1)其中S为动圈面积，G = N B S 为检流计的结构常数。
在电磁力矩M的作用下动圈偏转，同时悬丝受扭力而产生反作用力矩(扭转力矩)，当作用在动圈上的电磁力矩和悬丝的反作用扭力矩平衡时，动圈停止偏转，则N B I G S ＝W α (2)W为悬丝的扭转系数，偏转角α的大小由读数装置读出，n = 2L α (3)则(4)或(5)C I称为检流计的电流常数或分度值，单位是A/mm。
检流计的特性研究实验实验总结
检流计的特性研究实验实验总结
本次实验是对检流计的特性研究实验。
实验的目的是了解检流计的功能和特性，并验证他们的准确性。
实验过程中，我们使用了不同类型的检流计，如球形检流计、V型检流计和椭圆形检流计，测量了一定范围内的流量，并通过实验数据比较检流计的准确性和精度。
实验结果表明，不同类型的检流计的精度有所不同。
球形检流计的精度最高，其流量读数与实际流量之间的误差在1%
以内。
V型检流计的精度较低，其流量读数与实际流量之间的误差在3%以内。
椭圆形检流计的精度最低，其流量读数与实
际流量之间的误差在5%以内。
此外，实验还发现各种检流计在测量不同流量范围时，精度也有所不同。
球形检流计在低流量范围时精度较高，而在高流量范围时精度较低；V型检流计在低流量范围时精度较低，而在高流量范围时精度较高；椭圆形检流计在低流量范围和高流量范围时精度均较低。
总之，本次实验证明不同类型的检流计在测量流量时的精度是不同的，其精度受流量范围的影响也有所不同。
此外，实验结果表明，球形检流计的精度最高，其流量读数与实际流量之间的误差在1%以内，而椭圆形检流计的精度最低，其流量
读数与实际流量之间的误差在5%以内。
因此，在应用检流计时，应根据实际情况选择合适精度的检流计，以满足测量要求。
实验五、灵敏电流计特性的研究
实验五、灵敏电流计特性的研究灵敏电流计是一种用途十分广泛的高灵敏度的直读式磁电式仪表。
它常常用来测量微弱电流(10510~10--A)，如生理电流、光电流等。
还可用它来测量微弱电压（6510~10--V ），如温差电动势等。
正因为灵敏电流计有较高的灵敏度，所以常用它做为电桥和电位差计中的平衡指示仪（也称检流计）。
灵敏电流计在获得高灵敏度的同时，伴随带来了如何控制电流计指示迅速稳定和迅速回零的问题，因此，有必要了解灵敏电流计线圈在磁场中的运动特性，最佳工作状态，以及它的内阻和灵敏度等。
灵敏电流计的种类较多，现以常用的直流复射式检流计（AC15型）为例，了解灵敏电流计的基本构造、工作原理、主要参数的测定及正确使用方法。
实验目的（1） 了解灵敏电流计的构造和工作原理。
（2） 并观察在过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态。
（3） 掌握测定灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。
（4） 学习正确使用灵敏电流计的方法。
仪器和用具AC15型直流复射式灵敏电流计、ZX21直流电阻箱（2个）、DM －V 9数字电压表、BZ3标准电阻器（1Ω）、WYT －10直流电源、BX －7型滑线变阻器（0~100Ω）、双刀双掷开关(1个) 、单刀双掷开关（2个）、秒表（1块），fx-3600p 计算器。
实验原理一、 灵敏电流计的构造原理灵敏电流计的构造如（图1）所示。
它由一个多匝线圈和永久磁铁组成，线圈用上下两根很细且有弹性的金属丝（扁铍青铜丝），铅直悬挂在永久磁铁与圆柱形软铁所形成的匀强磁场的空隙中。
线圈可以以金属丝为轴转动，上下两根金属丝分别为线圈两端电流引入线，由于用金属丝代替了变通磁电式仪表线框上的转动轴和轴承，减少了摩擦，从而大大提高了灵敏电流计的灵敏度。
在灵敏电流计中，线圈通电转动的角度不用指针来指示，而采用光学放大的方法来指示，如（图2）所示，在线圈上端的金属丝装置了一个小平面镜M ，由光源S 向这小镜M 射来一束定向的聚焦平行光。
磁电系直流检流计
磁电系检流计磁电系检流计是用来测量微小电流的一种仪表，它的灵敏度很高，所以常用来检查电路中有无电流通过。
例如直流电桥和直流电位差计中用作指零仪器等。
一、检流计的结构特点磁电系检流计就是一个具有特殊结构的磁电系测量机构，为了提高它的灵敏度，在结构上采取了一系列的措施：（1）增加磁感应强度B；（2）无框架式活动线圈；（3）采用悬丝将动圈悬挂起来；（4）利用光点反射法指示仪表活动部分的偏转。
二、检流计的主要技术特性1、电流灵敏度和电流常数检流计活动部分的偏转角（或位移）增量与被测量增量的比值称为检流计的灵敏度，即通常在检流计的名牌上标明的不是灵敏度，而是灵敏度的倒数，它表明检流计活动部分。
每单位偏转或位移所流过线圈的被测量的数值，称为检流计的电流常数选取检流计时，应视测量的具体情况选取合适的灵敏度。
若检流计灵敏度选取太高，则测量由于平衡困难而费时；若灵敏度过低，则有可能达不到应有的测量精度。
三．检流计的使用与维护①使用时必须轻放，在搬动时将活动部分用止动器锁住，对无止动器的检流计，可用一根导线将接线柱两端短路。
②在使用时应按正常使用位置安装好，对于装有水平仪的检流计应先调好水平位置，再检查检流计，看偏转是否良好，有无卡滞现象等。
进行这些检查工作之后，再接入测量线路中去使用。
③要按临界电阻值选好外接电阻，并根据实验要求合理地选择检流计的灵敏度。
测量时逐步提高。
当流过检流计的电流大小不清楚时，不要贸然提高灵敏度，应串入保护电阻或并联分流电阻后再逐步提高。
④绝不许用万用表、欧姆表测量检流计的内阻，以免通入过大的电流而烧坏检流计。
学习总结：检流计就是检测有无电流的精密仪器，采用多种措施增加灵敏度，使用时应选择正确灵敏度的检流计。
保存使用时更要注意保护检流计不会损坏。
灵敏电流计特性研究
• 灵敏电流计（又称检流计）属磁电系仪表。它 用张丝代替轴承将线圈悬挂在磁场中，避免了 机械摩擦，同时它还采用无重量的“光指针” 代替机械指针，加大了“指针”的长度。
• 灵敏电流计可检测微弱电流10-6~10-10A或微小 电压10-3~10-6V，常用于光电流、生物电流、 温差电动势等电学量的测量。此外，它还常用 作高精密电势差计及电桥等仪器的示零器。
因以及它们对线圈的作用。 • 3.阻尼开关的作用是什么？简述其工
作原理。
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• 计算内阻Rg，将R2 、 R2"的平均值作为Rg。
• 计算电流常数 ： 的（值1。）列表记录测量数据，并记录R0、R1、R2 （2）利用3组数据分别求Ki1、Ki2、Ki3。 常（数3的）最将佳Ki1估、计Ki值2、。Ki3的算术平均值作为电流
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分析讨论
• 1.推证“半偏法”ห้องสมุดไป่ตู้内阻的原理。 • 2.说明力矩M磁、M弹、M阻产生的原
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灵敏电流计的运动状态
• 电流计线圈受到三个力矩的作用，电磁 转动力矩 M磁 、弹性扭力矩 M弹 和电磁 阻力矩M 阻 ，它们分别表示如下：
M磁 NSBI
M弹 D
M阻
p d
dt
(NSB)2 Rg R外
d
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实验七灵敏电流计特性的研究
实验七灵敏电流计特性的研究实验七灵敏电流计特性的研究一、实验目的1.了解灵敏电流计的基本结构和基本原理,学习其使用方法。
2.测定灵敏电流计的电流常量、内阻和外临界电阻，掌握控制其工作状态的方法。
二、实验原理1、灵敏电流计的基本结构灵敏电流计是一种高灵敏度的测量仪表，它的基本结构如图30-1所示。
在永久磁铁、极之间，安置一个柱形软铁芯，使磁极与软磁芯之间产生均匀的径向磁场，矩形线圈用一根金属悬丝悬挂起来，该金属悬丝不仅作为线圈电流的进出引线，还作为线圈旋转的转轴。
当线圈通有电流时，线圈在磁场中受到磁力矩而发生偏转，同时悬丝被扭转而产生反方向的弹性扭力矩。
在偏转角为时，磁力矩和弹性扭力矩相等，线圈就达到平衡。
在悬丝上粘附一面小圆镜，它把光源射来的光反射到一个弧形标尺上，并形成一光标，如图30-2所示。
设当没有电流通过线圈时，反射光的光标位于弧形标尺的“0”点上。
当有电流通过线圈时，光标指在标尺刻度上。
可以证明，电流的大小与光标偏转的长度成正比，即（30-1）式中比例常量称为灵敏电流计的电流常量，它在数值上等于光标移动一个单位长度时所通过的电流。
在国际单位中，其单位为安[培]每毫米，记为。
电流常量的倒数称为灵敏电流计的灵敏度,记为。
显然灵敏度愈大，灵敏电流计就愈灵敏。
2、线圈运动的阻尼特性在使用灵敏电流计时，我们常会看到，当通过灵敏电流计的电流发生变化时，光标会摆动很久才逐渐地停在新的平衡位置上，这时读数很费时间。
一般指针式电表由于内部装有磁阻尼线圈，通电后指针很快摆到平衡位置上，而不来回摆动。
灵敏电流计却不可以用这种方法，它的阻尼问题需要借助于外电路来解决，因此需要研究灵敏电流计线圈运动的阻尼问题。
根据电磁感应定律，线圈在磁场中运动，由于切割磁力线而产生感应电动势，相应的感应电流与磁场相互作用而产生阻止线圈运动的电磁阻尼力矩，它的大小与回路的总电阻（电流计内阻与外电阻之和）成反比，即（30-2）由上式可见，通过调节外电路电阻的大小，就可控制阻尼力矩的大小，从而控制线圈的运动状态。
灵敏电流计特性的研
灵敏电流计特性的研究郭蒙蒙 王成园 太春慧 李静中国石油大学（华东） 理学院 应用物理学09-1班摘要：灵敏电流计存在三种运动状态，欠阻尼状态、过阻尼状态和临界阻尼状态。
根据临界阻尼状态来确定临界外阻，再根据可变电阻和电压的关系求出内阻。
关键词;灵敏电流计，阻尼运动，内阻，临界外阻，电流常数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。
灵敏电流计的铭牌上一般都会标有临界外阻和内阻值，但是随着仪表的使用，会是阻值有些变化，运用实验所式的方法将临界外阻和内阻测出。
一、实验仪器AC15/3型直流复射式检流计、电源、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。
二、实验原理1. 灵敏电流计的结构[1]灵敏电流计主要由三部分组成，如图3-5-1和3-5-2所示。
⑴ 磁场部分：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。
⑵ 偏转部分：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。
⑶ 读数部分：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。
２. 灵敏电流计的工作原理[2]如图3-5-1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gB NSBI M =（3-5-1） 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θθD M -= （3-5-2）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M θ相反。
实验3.2灵敏电流计讨论分析和心得体会 (2)
讨论、分析和心得体会根据实验1“观察检流计的阻尼运动特性”结论，可以看出，要将检流计作为电流计在电路中使用时，应当将其外电路电阻尽量调整到与C R 相近，保证在实验时不会出现因为外电路太大而产生的长时间震荡和因为外电路太小而便宜速度太慢，很长时间才能达到平衡位置的情况，这样可以节省实验时间，并且还可以提高实验效率和实验精度。
检流计由于其可以检测到很小的电流，我觉得在测高电阻或当作电桥检流计时可以起到很重要的作用，对于提高实验准确度很有帮助。
本实验中所使用的检流计的标度因为是用纸质品制成的，且光斑在偏移一定角度后并没有与标线相重合，而是有一个角度，这对读数产生的影响，也是本实验中的一个系统误差，只有提高实验设备的性能才可以减小该系统误差。
实验中用到了一个 1的小电阻0R ，由于这个电阻的阻值很小，所以在实验中导线电阻对它的影响相对来说就增大了，为了减小导线对小电阻的影响，在0R 两端采用的是四端接线法，减小了导线对实验产生的系统误差。
电学实验中的电路有时候是很复杂的，接线也就需要一些既约方法来保证效率和准确，一般是将电路所需的元件摆好，再分别连接各级电路内部的元件，最后才将各级电路依次连接起来。
检流计由于其内部结构的问题很容易损坏，因此，检流计在不使用时应该是短路的状态，避免因剧烈振动或严重过载而损坏悬丝。
而实验中起到短路作用的仅仅是一根导线，我觉得在检流计上再并联一个开关，可以随时调整其短路、开路状态，避免在接线或实验时由于疏忽而损坏检流计。
测检流计的内阻采用的半偏法和全偏法都会有一定的系统误差。
一开始，我觉得根据实验结果，还可以采用替代法来测检流计的内阻，这样可以消除因为半偏法的估计而产生的系统误差，只有读电压表的偶然误差及变阻箱产生的误差，这样测得的结果应当更准确一些。
这样既方便，又“准确”但是，因为检流计测得的是很小的电流，说明通过该支路的电流非常小，当检流计的指针偏转很大的角度时，电压表示数的改变几乎可以忽略不计，这样的测得的内阻的精度就被缩小了，产生的误差更加大了。
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实验名称:检流计的特性实验目的: 为了了解磁电式检流计的结构、原理和运动规律，测量临界电阻，通过测量它的灵敏度和内阻，学习正确的使用方法。
实验原理:磁电式检流计的结构检流计由三部分组成：磁场部分：由永久磁铁(N,S)产生磁场，圆柱形软铁心(J)使气隙中磁场呈均匀辐射状。
偏转部分：能在气隙中转动的矩形线圈C 及从上下拉紧线圈的金属张丝E,只要有很小的力矩作用，就能使线圈偏转。
读数部分:小镜M 固定在动圈上，它把光源射进来的光束反射到标尺上形成一个光标工作原理当被测电流I G (或电压)经悬丝流过动圈时, 载流动圈受到气隙中永久磁铁产生的磁场B 的作用, N 匝载流动圈受到的总磁力矩为G G M NBI S GI ==G = N B S 为检流计的结构常数。
在电磁力矩M 的作用下动圈偏转，同时悬丝受扭力而产生反作用力矩(扭转力矩)，当作用在动圈上的电磁力矩和悬丝的反作用扭力矩平衡时，动圈停止偏转，则G NBI S =W αW 为悬丝的扭转系数，偏转角的大小由读数装置读出，n = 2L则n C n LNBSL W I I G ⋅=•=212即 nI NBSL WC G I ==2C I 称为检流计的电流常数或分度值，在使用中，W 或其他结构参数可能有变化，所以必须用实验测定C I 。
灵敏度S IGI I I nC S ==1检流计的运动状态检流计的动圈通电流后，除了受到电磁力矩和扭转力矩的作用外，还存在空气阻尼力矩⎪⎭⎫ ⎝⎛-dt d Dα和电磁阻尼力矩⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-dt d R R G G α2，而悬丝是弹性材料制成，若动圈的转动惯量为J ，则动圈运动状态JGI G=++•••αϖαβα22 β称为衰减系数，ϖ为固有角频率测量电路电流常数 ()1010R R R nR R V n I C kp G G I ++==电压常数 ()1010R R n R V n V C G I +==实验数据记录实验仪器zx21型旋转式电阻箱 2个 等级0.1级 旋钮6个 额定功率 0.25瓦 AC15直流复射式检流计 内阻Ω=48gR实验值记录Ω=Ω=6,6000010R R实验一观测检流计的运动状态测量临界电阻测量步骤:因为临界电阻的性质是只要增大一点就会有恢复震动,即是欠阻尼运动和过阻尼运动的临界点。
所以从大电阻开始逐渐减小kp R ,找到刚好第一个kp R 的值使光标没有发生阻尼振动。
即找到临界外电阻。
故851852c R Ω<<Ω得到Ω=851kpR 。
因为外电阻1kp R R R =+外，但是1R R kp >>，所以忽略1R 。
综上：得到临界外电阻为Ω=851kp R在实验过程中可发下如下的规律kp c R R <，过阻尼运动；kp c R R >，欠阻尼运动；临界阻尼运动状态下，恢复到稳定用时最短； 过阻尼运动状态下，恢复时间随R kp 增大而减小；欠阻尼运动状态下，第一次经过零点的时间随R kp 增大而减小,但恢复时间却随R kp 增大而增大。
实验二测量检流计的电流常数IC 和电压常数VC(1)选择kp R = c R ,使检流计工作在临界状态，选择合适的R0/R1,，使光标n=60mm,对应的刻度n1，电压V01,将开关K2迅速倒向，反方向偏转n1’。
计算平均值2'i i in n n +=； 实验选取的电压表量程为7.5V /mm i n 60 55 50 45 40 35 30 24.5 20 14.2 /mm 'i n61.8 50.8 46.8 41.4 36.8 31.8 26.8 21.2 16.8 11.2 mm n i / 60.9 52.9 48.4 43.2 38.4 33.4 28.4 22.85 18.4 12.7V i /V 03.382.882.622.362.081.761.541.20.860.59做出V-n 的图像如下由拟合直线的图象得 K=0.0542 ，0005.0=K σ电流常数I C ：)/(105.98737)685148(6000060542.0((09-)101)1010mm A R R R R R K R R R nR R V C kp g kp g I ⨯=++=++=++=电压常数V C ：)/(105.4180366000060542.0)(06-1011010mm A R R R K R R n R V C V ⨯=+=+=+=实验三 测量阻尼时间实验次数 1 2 3 恢复时间/s2.342.502.47sT T T T c c c c 437.2)47.250.234.2()(3132131=++=++= 实验四 测量振荡周期sT T T T 927.7)97.797.784.7()(31030201310=++=++= 实验分析 这样测出的T 0不是真正的自由振动周期。
阻尼系数)(2D RR G A g ++=，（D 为空气阻尼系数)当S2断开时，0D A 0,R 2≠≈∴→+∞→RR G g ，，而D 很小，故此时动圈作一衰减系数很小的振动。
如果忽略空气阻尼的话,可以认为是自由振动的周期实验五求最大偏角的II C C∆和VVCC ∆推导0110101()()I G kp G kp V R R C KnR R R R R R R R ==++++误差传递公式 取对数101ln ln ln ln ln()I G kp C K R R R R R =+--++求全微分01110111010111()kp G I I G kp G kp G kp G KP G KP I I G KP G KP I I R R R C R R K C K R R R R R R R R R R R R R R R R C K R C K R R R R R R R R C C ∆∆∆∆∆∆∆=+----++++++∆+∆+∆∆∆=-+∆-++++∆=推导0110101()V V R KR C n R R R R ==++误差传递公式取对数101ln ln ln ln()V C K R R R =+-+求全微分()01010101V V C R R R K C K R R R R R ∆∆∆∆=+-++()01010101V V V V C R R R K C K R R R R R C C ∆∆∆∆=++++∆=另一方面，分析K 的不确定度0000010001101ln ln ln 0.0013==0.52001 1.92710135.9510B B B i i i i V K nK V n V K nKV n K V n mm V V Vn n ====-∆∆∆=-∴∆===∆∆====∑∑式中:电压表量程7.5V==0.0375V ，，由实验室给定20050.0015,0.950.00152.8%,0.950.0542K K mm U P U P K ====∴=== 由实验室给定0.5%ggR R ∆=；0.2400;0.2716g g R R R U ∆∆=Ω==Ω；电阻箱误差)005.0%1.0(Rm⨯+±=σ；0R 使用旋钮个数2个，1R 使用旋钮个数4个，kp R 使用旋钮个数6个；0000.00520.1%0.0010; 1.960.002060000R R U R σσ⨯=+==⨯=Ω110.00540.1%0.0043;0.00856R R R U σ⨯=+===Ω0.00560.1%0.0010; 1.960.00208500kp kp R R R U σσ⨯=+===Ω并将0160000,6,851kp R R R =Ω=Ω=Ω代入式中，得0.028,0.95IC I U C P ====0.028,0.95VC V U C P ====误差分析及讨论：本实验的误差主要来源有：1. 检流计的金属线极为灵敏，实验台的震动及其他外界干扰都极易引起偏差2. 用秒表进行时间测量时时间较短，偏差较大3. 检流计在实验中较难实时调零，偏角较难测准4. 临界电阻测量的误差较大思考题1. 若在实验内容中得到的临界电阻不准确，对测得的电流常数C I 和电压常数C V 是否有影响？为什么？答：由公式)(1010R R R nR R V n I C KP G G I++==，若R C 偏大，C I 偏小；若R C 偏小，C I 偏大 由公式)(1010R R n R V n V C G V+==，R C 不准确对C V 无直接影响。
实验报告评分：11 系09 级学号PB09210340 姓名张宇鹏日期2010-10-14 3、检流计的结构常数G=NBS已定，如何扩大它的电流灵敏度(A/mm)?答：其电流灵敏度C I=W/2GL,W为旋丝的扭转系数，因故，可以选择扭转系数更大的材料作旋丝，也可以缩短小镜到标尺的距离L。