1、实验2.3.1 检流计的特性姓名：金秀儒 学号：pb05206218实验题目：检流计的特性实验目的：本实验的目的就是了解磁电式检流计的结构、原理和运动规律。了解磁电式检流计的运动状态的特点并测定检流计临界电阻。掌握测定检流计电流常数的方法。实验仪器：检流计、固定分压电阻箱、电阻箱、滑线变阻器、稳压电源、伏特计、单刀开关、双刀换向开关、压触开关、秒表。实验原理：1.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、偏转部分、2.检流计的工作原理当被测电流IG(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
2、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IG)的方向垂直，那么N匝载流动圈受到的总磁力矩为M = N B IG S= G IG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 IG S aWW为悬丝的扭转系数，偏转角a的大小由读数装置读出，n = 2La 或CI称为检流计的电流常数或分度值，单位是A/mm。如果检流计的结构已定，则CI为一定值。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CI。在实际中，也常
3、用灵敏度SI来表示，即SI的单位是mm/A。3.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和电磁阻尼力矩，而悬丝是弹性材料制成，若动圈的转动惯量为J，则动圈运动状态其中称为衰减系数，为固有角频率，根据衰减系数的不同，有不同的运动状态：a.欠阻尼状态ow b(即R0Rc)时,动圈也是做单向偏转运动，缓慢地趋向平衡位置F ,a 运动曲线如图2.1.1-3中的曲线III。R越小，到达平衡位置的时间越长。因为过阻尼运动中，动圈到达平衡的时间长，而且不易判断动圈是否到达平衡位置，因此它对于测量是不利的。4.测量电路由于检流计很灵敏，一般通过电流不能超过1
4、uA,在实际测量中常采用图2.1.1-4的电路。电压经过两次分压后得到很小的电压(常小于1mV)后才加到检流计电路中。第一次采用滑线变阻器分压，第二次采用电阻箱分压。K2是换向开关，用它可以变换过检流计的电流方向，K3是阻尼开关，将它合上就可以将检流计短路，检流计的动圈就停止振动。如图 4，我们得到IG ( RG+RKP ) = ( I-IG )R1因为R1 R1,得到检流计电压常数实验内容：按照图 4 接好线路，取为1比1000左右 的比例。将检流计上的开关拨到“直接”档。1观察检流计运动状态并测量临界电阻。合上开关K1,调节变阻器R使得光标偏转至60mm,断开K1使检流计处于测量状态。(1
5、)根据临界阻尼的工作状态要求，测量临界电阻Rc。(2)选取Rkp分别为临界电阻的、1、2、3倍时，判别检流计的运动状态，测出光标第一次回到自然平衡位置(零点)的时间和最终达到平衡位置的阻尼时间（每种状态测两次）。在上述操作中，选取合适的R0/R1,使得光标偏转60mm。2测量检流计的电流常数CI和电压常数CV。(1)选择Rkp= Rc,使检流计工作在临界状态，选择合适的R0/R1,调节滑线变阻器R，使光标n=60mm,记下对应的刻度n1和电压V01,然后将开关K2迅速倒向，记下反方向偏转n1。(2)调节变阻器R,使得光标每次减少5mm,重复(1)的步骤，得到一组ni、ni 和V0i的数据。由平
6、均值做出n-V曲线，求出V,Dn/DK=带入(15)和(17),计算CI和CV。3测量阻尼时间Tc阻尼时间Tc是指在临界状态下，检流计从最大偏转位置(如60mm)到达稳定平衡位置需要的时间，断开开关K1,测量三次Tc。4根据步骤2的数据，求最大偏转(60mm)时的和。5测量Rkp= 0.5Rc和2Rc及满偏60mm时的CI和CV。数据处理及结论：实验仪器参数：检流计：AC15/型；满偏刻度为60mm；伏特表：D31-61型；量程7.5V；电阻箱：ZX21型；使用旋钮个数2个，使用旋钮个数6个；1. 观察检流计运动状态：(1)临界电阻；检流计内阻；(2)选取分别为临界电阻的1/3、1/2、1、2
7、、3倍时，判别检流计的运动状态，测出光标第一次回到自然平衡位置(零点)的时间和最终达到平衡位置的阻尼时间:Rkpt1/st2/s检流计运动状态1/33.463.46过阻尼状态3.333.33过阻尼状态1/22.242.24过阻尼状态2.122.12过阻尼状态1.551.55临界阻尼状态1.931.93临界阻尼状态20.832.59欠阻尼状态0.922.45欠阻尼状态30.663.40欠阻尼状态0.703.42欠阻尼状态2. 测量检流计的电流常数和电压常数：（R1=0.8，R0=8200，）(1)选择= ,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V
8、01,将开关K2迅速倒向，反方向偏转n1。计算平均值；60.055.050.045.040.035.030.025.020.015.010.056.050.047.040.035.031.026.022.017.012.09.058.052.548.542.537.533.028.023.518.513.59.52.42.21.961.761.581.361.160.980.80.580.46作V-曲线如下：V-ni关系曲线Linear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameterValue Error-A 0.04595 0.01787B 0.0
9、4037 4.88285E-4-R SD NP-0.999340.02496110.0001可得斜率k=0.04037电流常数：电压常数：3. 测量阻尼时间：4. 测量自由振荡时间：本应测量3，但由于仪器原因（此次实验中所用的仪器无法完成3的自由振荡），故只测量了一个自由振荡的时间。事实上，由于检流计在实验中的表现，其做的并不是自由振荡，而是线圈受到空气阻尼和电磁阻尼的作用，是有阻尼振动；但由于测量时间的测量误差较大，在误差要求不大的情况下也可以近似看作自由振荡的时间，当然如果测量了适当（如3个）自由振荡的时间，结果会比较精确。5. 求最大偏角的和；，由实验室给定；电阻箱误差；使用旋钮个数2个
10、，使用旋钮个数6个；因此，即最大偏角的为：；为：；6. 测量= 0.5和2及满偏60mm时的电流常数和电压常数。（1）=0.5：（R0=62000，R1=7，）60.057.058.51.24电流常数：电压常数：（2）=2：（R0=30000，R1=8，）60.058.059.02.24电流常数：电压常数：误差分析及讨论：本实验的误差主要来源有如下述：(1) 实验操作中读数的误差；(2) 电压不稳定引起的外部误差；(3) 时间测量的误差，由于测量的时间相对较小，故对结果影响较大；(4) 实验中并非每次测量都调零，即使每次都调零，在测量中零位已经偏离，有误差；(5) 由于检流计线圈极细，本次实验极易为外界环境所干扰！1实验操作比较好。2数据处理正确。5- 田 11.7物理三班金秀儒2006.10.28PAGE VIII