关于灵敏电流计内阻的研究
大学物理实验报告系列之灵敏电流计内阻和灵敏度的测定
图 31-3
Is
V R1
Ig
比较（31-5）、（31-7）两式后，将式（31-2）代入得：
或写成：
R2
(Rs
Rg )
Rs Si a0 R1
V
（31-7） （31-8）
R2 a bV
（31-9）
其中，
a
(Rs
Rg ), b
Rs Si a0 R1
。在保持
Rs、V和Fra biblioteka0不变的条件下，通过改变
R1
的
值来获取相应的 R2 的值。由测得的若干组数据，根据最小二乘法定出 a、b 后，即可
（31-1）
式中 N 为线圈的匝数，S 为线圈的面积，B 为线圈所在气隙处的磁感应强度，D 为张
丝的扭转系数。变换式（31-1）可得：
0
NSB D
Ig
Si Is
（31-2）
其中， Si
NSB D
定义为电流计的电流灵敏度，其倒数
Ki
1 Si
称为电流计常量，该值通
常标明在电流计铭牌上，单位为 A/mm。
这样，电磁阻尼力矩为 P d ，其中 P (NSB)2 称为阻力系数，线圈的偏转过
dt
Rg R外
程可用下式表示为
J
d 2 dt2
P d dt
D
NSBIg
式中 J 为线圈的转动惯量。
（1）当 P2 4JD 时，称为欠阻尼状态。P2/（4JD）
越小 r 阻尼振荡越明显。当 P = 0 时，可分别得其自由振
R4
82.8 81.9 2
82.35
R5
55.4
57.88 2
56.64
R6
31.00 2
灵敏电流计的研究实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除灵敏电流计的研究实验报告篇一：实验十三灵敏电流计特性的研究实验十三灵敏电流计特性的研究【实验目的】1．了解灵敏电流计的基本结构和工作原理。
2．掌握测量灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。
3．学会正确使用灵敏电流计。
【实验仪器】灵敏电流计，直流稳压电源，滑线变阻器，电阻箱，标准电阻，直流电压表等。
【实验原理】灵敏电流计是一种重要的电学测量仪器，它的灵敏度很高，用来检测闭合回路中的微弱电流（约10—10A）或微弱电压（约10—10V），如光电流、生理电流、温差电动势等，更常用作检流计，如作为电桥、电位差计中的示零器。
常见的有指针式、壁架式和光点式等。
本实验研究的是光点式灵敏电流计。
1．光点式灵敏电流计的基本结构和工作原理光点式灵敏电流计的结构如图2.13.1所示。
在永久磁铁之间有一圆柱形软铁芯，使空隙中-6-10-3-6图2.13.1检流计光路图的磁场呈辐射状分布。
用张丝将一多匝矩形线圈垂直悬挂于空隙中，在线圈下端装置了一平面小镜。
从光源发出的一束定向聚焦光首先投射在小镜上，反射后射到凸面镜上，再反射到长条平面镜上，最后反射到弧形标度尺上，形成一个中间有一条黑色准丝像的方形光斑。
当有微弱电流通过线圈时，此线圈（及小镜）在电磁力矩作用下以张丝为轴而偏转，于是小镜的反射光也改变方向。
这个反射光起了电流计指针的作用。
由于这种装置没有轴承，消除了难以避免的机械摩擦；又由于发射光线多次来回反射，增加了“光指针”的长度，使在同样转角下，“光指针针尖”（光斑）所扫过的弧长增加，所以这种电流计的灵敏度得到大大提高。
由此可知，光点式灵敏电流计是磁电式电表的一种。
因此，通过电流计线圈的电流Ig与线圈的偏角θ成正比，由图2.13.2可知，线圈（及小镜）的偏转角θ又与光斑的位移d成正比，所以，通过线圈的电流Ig与光斑的位移d成正比。
即Ig=Kd（2.13.1）式中的比例系数K称为电流计常数，单位是安培／毫米，也就是光斑偏转1毫米所对应的电流值，它的倒数：si?1d?（2.13.2）KIg称为电流计的电流灵敏度，显然，si越大（K越小），电流计就越灵敏。
实验2 5 灵敏电流计的研究 - 示范中心
学
物
理
实
验
实验2―5
灵敏电流计的研究
大
学
物
理
实
验
实验目的
1. 了解灵敏电流计的结构和工作原理，观 察灵敏电流计的三种运动状态，学会正 确使用灵敏电流计，学习物理学原理在 仪器设计方面的应用。 2. 学习测定灵敏电流计的电流常数及内电 阻的方 法。 3. 学习一种获得微小电压的线路，并能正 确分析和接线。
ΔR外
o Rg A
ΔI I (μA)
图2-5-2
I ～R外曲线
大
学
物
理
实
验
参考数据
R1=20kΩ R外（Ω） I（µA） 外临界电阻RC =420Ω 120 12 220 18 320 26 R2 =1.9Ω 420 34 520 39
电流计偏转=50
620 47 720 53 820 60
Rg=20Ω CI=2.8×10-9A/mm
大
学
物
理
实
验
R外(Ω )
K
G
K′
R外 =
R2 I − Rg Ig
μA
U R2 = I g ( R g + R外 )
图2-5-1 灵敏电流计参数测量线路
大
学
物
理
实
验
实验仪器
复射式灵敏电流计、滑线变阻器、 电阻箱、微安表、直流电源、 单刀单掷开关、阻尼电键等。
大
学
物
理
实
验
实验步骤
Z 观察电流计的三种运动状态，并测
量外临界电阻Rc。 Z 测量电流计的电流常数及内阻。
大学Leabharlann 物理实验
灵敏电流计的研究实验报告
灵敏电流计的研究实验报告灵敏电流计的研究实验报告引言：电流计是电学实验中常用的仪器之一，用于测量电流的大小。
然而，传统的电流计在测量微弱电流时存在一定的局限性。
为了解决这一问题，本实验旨在研究并设计一种灵敏电流计，以提高对微弱电流的测量精度和灵敏度。
实验方法：1. 实验仪器及材料：本实验所需的仪器和材料有：电流源、灵敏电流计、导线、电阻器等。
2. 实验步骤：(1) 首先，将电流源与电流计连接，确保电路连接正确无误。
(2) 调节电流源的输出电流，使其逐渐增大。
(3) 记录下电流计的示数，并与实际电流进行对比分析。
(4) 将实验数据整理并绘制成图表。
(5) 分析实验结果，总结出灵敏电流计的特点和优势。
实验结果：通过实验测量和数据分析，我们得到了如下的实验结果：1. 灵敏电流计在测量微弱电流时表现出了较高的灵敏度和精度。
2. 与传统电流计相比，灵敏电流计在测量微弱电流时的误差较小。
3. 灵敏电流计的示数与实际电流呈现线性关系，符合电流计的工作原理。
实验讨论：1. 灵敏电流计的工作原理：灵敏电流计的工作原理基于电流通过导线时所产生的磁场对电流计的影响。
通过合理设计电流计的结构和材料，可以使其对微弱电流的变化更加敏感，从而提高测量的精度和灵敏度。
2. 灵敏电流计的优势：(1) 灵敏电流计能够测量微弱电流，对于一些需要高精度测量的实验和应用具有重要意义。
(2) 灵敏电流计的示数与实际电流呈现线性关系，使得测量结果更加准确可靠。
(3) 灵敏电流计具有较小的误差范围，能够提供更加精确的测量结果。
实验结论：通过本实验的研究，我们成功设计并测试了一种灵敏电流计，该电流计在测量微弱电流时表现出了较高的灵敏度和精度。
与传统电流计相比，灵敏电流计具有更小的误差范围和更高的测量精度，适用于需要高精度测量的实验和应用中。
灵敏电流计的研究和应用有助于提高电学实验的准确性和可靠性，对于推动科学研究和技术发展具有重要意义。
结语：本实验通过设计和测试灵敏电流计，研究了其在测量微弱电流时的性能和优势。
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。
灵敏检测电流计特性设计研究报告
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Ig=Kd （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。
灵敏电流计的研究 物理实验
临界阻 尼振动 状态
欠阻尼 振动状
态
过阻尼振 动状态
M 1 Rg R外
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
4.电流计不能受震动。
灵敏检流计的研究
物理实验中心
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。
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
Rb Rg
A, Rb Si B Ra n
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
二、灵敏检流计的读数
当有电流Ig通过灵敏电流计的线
θ
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
2θ l
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, n l 2
15
灵敏电流计实验报告
灵敏电流计实验报告BME8 鲍小凡2008013215【实验目的】（1）了解电流计的工作原理及其线圈的阻尼运动规律。
（2）测量电流计分度值及内阻，并学习分析误差的方法。
（3）学习正确使用和保护电流计。
【实验原理】一、电流计工作原理及线圈的阻尼运动特性电流计的基本结构如图1所示。
（a）是正视图，（b）是俯视图。
线圈处在水平的、径向局部均匀的磁场B中。
如果线圈中通以电流I g，在磁场作用下它就会产生转动。
要深入了解电流计线圈的运动特性，可写出它的运动方程，并求出其解。
设线圈的转动惯量为J，它在转动时受到三种力矩的作用：（1）通有被测电流I g的线圈在磁场B中所受的力矩M1，设线圈匝数为N，面积为S，则：M1=BNSI g（1）（2）跟悬丝的扭转系数W和线圈偏转角a成正比的悬丝的反抗力矩：M2=−Wα（2）（3）跟线圈角速度dα/dt成正比的阻尼力：（3）M3=−(ρ1+ρ2)dαdt式中ρ1为线圈的空气阻尼系数。
ρ2为线圈的电磁阻尼系数，起因于转动线圈中产生的感应电动势所引起的感应电流，使线圈受到制动作用。
在一般情况下ρ1比ρ2小很多。
所以电磁阻尼系数ρ2可按以下的计算求出。
当处于沿径向均匀的磁场中的线圈具有角速度dα/dt 时，线圈中的感应电动势为 -BNSd α/dt 。
如果内阻为R g 的线圈与外电路电阻 R 2组成闭合回路（R 2是外电路的总等效电阻），则感应电流i ′为BNS(d α/dt)/( R g +R 2).感应电流i’产在磁场B 中受到电磁阻尼力矩的作用，其值为：BNS i ′=−B 2N 2S 2R g +R 2dαdt=−ρ2dαdt 其中： ρ2=B 2N 2S 2R g +R 2（4）式（4）表明：电磁阻尼系数ρ2与线圈回路中的总电阻 (Rg + R 2) 成反比。
那么，线圈在三种力矩的共同作用下的运动方程为：Jd 2αdt2(ρ1+ρ2)dαdt+Wα=BNSI g （5）当电流计的线圈中通以电流Ig 且偏转到αs ，而达稳定状态时，d α/dt =0。
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关于灵敏电流计内阻的研究
【摘要】本文通过误差分析和实验数据对比，依据多点测量取平均的原理，对传统的测量方法进行改进，提出了一种近几年开始应用的测量灵敏电流计内阻的新方法。
【关键词】灵敏电流计的使用内阻研究方法
灵敏电流计内阻测定是大学物理实验中电学的常规实验，其内阻是一个重要的电学参量。
过去，都假定灵敏电流计处于理想工作状态，一般采用半偏法进行测量，但从我们多年教学实践的情况来看，这种方法测得的内阻或大或小，误差较大，重复性差，不利于学生对误差理论知识的巩固和实践，本文通过对半偏法测定灵敏电流计内阻存在的问题，提出了用变偏法测定电流计内阻的一种方法。
1 电流表的使用方法
1.1 三个按键功能说明
（1）“—”键：设定/确认/提取功能键。
该键的作用是进入仪表的设定状态、提取出原存的设定值，待新的设定值修改完成后再按该键确认修改有效并存入仪表内存，随即再提取出下一个设定值。
（2）“∧”键：显示数据加1/显示窗口切换功能键。
在设定状态下单次按该键使数据加1；按住该键不动，显示值将快速增加，松手后停止。
在显示状态下（显示测量值）按该键切换显示窗口：测量值/上行程电流最大值/下行程电流最大值/百分比；1）“HA”灯“LA”灯都不亮显示测量值；2）“HA”灯亮显示上行程电流最大记录值；3）“LA”灯亮显示下行程电流最大记录值；4）HA”灯“LA”灯同时亮显示下行程电流最大值与上行程电流最大值的百分比。
（3）“∨”键：显示数据减1/清零功能。
在设定状态下单次按该键使数据减1；按住该键不动，显示值将快速减少，松手后停止。
在显示状态下按住该键5——6秒等上下限灯同时亮后，则上行程电流最大记录值、下行程电流最大记录值、百分比值都同时被清零。
1.2 仪表参数的设定
在显示状态下按下“—”键显示窗将显示“C109”。
“C”是密码的提示符，“109”是密码的基数值，按“∧”和“∨”键将“109”修改成“123”，再按“—”键，即进入设定状态。
在此状态下可以修改百分比设定值和误差修正值，百分比设定值的提示符为“P”，误差修正值的提示符为“E”。
1.3 仪表的信号输入
仪表接收0—5A、上行程开关信号、下行程开关信号。
仪表以0—5A的电流输入值确定当前系统的电流值；当仪表接收到上行程开关信号后开始记录下行程电流最大值，当仪表接收到下行程开关信号后开始记录上行程电流最大值。
2 灵敏电流计内阻的测定方法
灵敏电流计是一种高灵敏度磁电式仪表。
实用中，常常需要知道灵敏电流计的内阻R的值，虽然一般在出厂铭牌上都标有内阻R的值或范围值，但按铭牌标称值用常显粗陋，不能满足要求，这就需要重新测量。
在实验教科书上，通常测量内阻的方法是采用二极分压等偏法。
这种测量方法，对学生实验时掌握原理，训练操作都是十分必要的。
但对一些仅需测出灵敏电流计的内阻值，而非电磁学实验就显得繁杂，测量时间过一长，而且影响实验精度的因素较多夕结果不够理想。
下面介绍一种简易的测定内阻的方法—替代法，井就其；厅靠住进行实验研究。
2.1 替代法测量原理
替代法是消除系统误差的常用方法。
其原理是在测量时，先对被测量进行测量，然后用已知标准量替代被测量，并改变已知标准量的数值，使测量装置恢复到原来状态，则已知标准量的值就等于被测量的大小。
2.2 半偏法测量原理
在用“半偏电流法”测定电流表G的内电阻Rg的实验中，R和R’是电阻箱，先闭合S1，调节R，使电流表指针偏转到满刻度；再闭合S2，调节R`使电流表指针指在刻度盘的中央。
在R>>R’的条件下，近似有Rg=R’。
那么为什么会有近似Rg=R’呢？因为当S2接通时，R’有电流流过，R’和Rg 并联，并联后的电阻减小，电流增加。
如果是理想的恒流电源，则电流表上的电压应该下降一半，这样电流才能够减少一半。
这时并联电阻上流过的电流与电流表一样，电阻也就一样。
但实际电路只是再和R串联。
串联后的总电阻小于S2接通以前，所以总电流大于以前。
电流大了，电流表上只流过原来一半的电流，所以R’除了要流过原来一半的电流，还要流过增加的电流，所以电阻就要相应的小一点才行，否则电流不够。
这就与Rg不一样了，要略小一点。
如果R>>R’，则总电阻的变化可以忽略，总电流的变化也就可以忽略。
虽然差别小到可以忽略，但毕竟还是有，所以叫做近似。
3 半值法与半偏法测定电流表内阻的比较
全日制普通高级中学教科书《物理》（必修加选修）第二册“把电流表改装为电压表”的实验中，在测量电流表G的内阻时，课本用“半偏法”测量。
“半偏法”中实验电路的串联电阻R阻值保持不变，电流、表G的第二次半偏读数是第一次满偏读数的一半，当R）100R’时，可以认为r一R。
现介绍另一种精确度比
“半偏法”高得多的测量方法叫做“半值法”“半值法”是在“半偏法”实验电路上，当R）2oor（r为电源内阻）时，可以认为r：-R。
用这两种方法测量电流表G的内阻时，虽然实验电路和操作相仿，但实验所用的电源电动势E和电阻R的大小不同，测量结果的精确度也不相同。
下面就分析两种方法的电源电动势、串联电阻和精确度三者大小不同的原因，愿与同仁交流和商榷。
半偏法测电流表内阻，R是由定值电阻和电位器组成，R是电阻箱。
实验时先将R阻值调到最大值位置，闭合开关S，调节尺阻值，使电流表G指针指到满偏19。
当R+r》R时，电源内阻很小可以忽略，也就是当R》R时，可以认为电流表G内阻为rg一R。
电流表有内阻，相当于两个电阻并联，为避免分流，减小误差，应使滑动变阻器电阻越大越好。
R1>>R2，中R1指的滑线变阻器最大电阻。
4 结语
现在，随着科学技术的发展，灵敏电流表的使用越来越受到人们的重视，教科书中也会详细的讲解其使用规则，还有内阻的测定方法，我们要继续研究灵敏电流表，是其发挥最大的功效，更多的造福人类。
参考文献：
[1]缪兴中.大学物理实验[M].北京：中国教育文化出版社，2004.
[2]牟俊侠，陈鹰南，曾仲宁.关于灵敏电流计灵敏度和线圈运动时间常数的定性与半定量分析[J].大学物理实验，1999.
[3]王廷兴.大学物理实验[M].北京：高等教育出版社，2003.。