靈敏檢流計的研究PPT課件

1、靈敏檢流計的研究靈敏檢流計的研究靈敏檢流計的研究靈敏檢流計的研究靈敏檢流計的研究靈敏檢流計的研究物理實驗中心物理實驗中心實實 驗驗 目目 的的了解靈敏電流計的工作原理。了解靈敏電流計的工作原理。測量靈敏電流計的內阻、靈敏度和臨界測量靈敏電流計的內阻、靈敏度和臨界外阻。外阻。觀察靈敏電流計處于過阻尼、欠阻尼及觀察靈敏電流計處于過阻尼、欠阻尼及臨界阻尼時光點三種運動狀態(tài)，學會正臨界阻尼時光點三種運動狀態(tài)，學會正確使用靈敏電流計。確使用靈敏電流計。實實 驗驗 原原 理理靈敏電流計構造靈敏電流計構造靈敏電流計的讀數(shù)靈敏電流計的讀數(shù)線圈運動的阻尼特性線圈運動的阻尼特性靈敏電流計的內阻、靈敏度、外臨界電靈

2、敏電流計的內阻、靈敏度、外臨界電阻的測量方法阻的測量方法一、靈敏檢流計的構造一、靈敏檢流計的構造偏轉部分讀數(shù)部分磁場部分讀數(shù)部分：讀數(shù)部分： 由光源、小鏡和標尺組成，小鏡固定在線圈上由光源、小鏡和標尺組成，小鏡固定在線圈上,隨線圈一起轉動，把從光源射來的光反射到標尺上形成一個隨線圈一起轉動，把從光源射來的光反射到標尺上形成一個光點，當線圈轉過一個很小的角度時，反射光點有明顯的移光點，當線圈轉過一個很小的角度時，反射光點有明顯的移動。采用光點偏轉法，可大大提高了靈敏度。動。采用光點偏轉法，可大大提高了靈敏度。AC15型檢流型檢流計是采用多次反射式，使標尺遠離電流計的小鏡。計是采用多次反射式，使標

3、尺遠離電流計的小鏡。二、靈敏檢流計的讀數(shù)二、靈敏檢流計的讀數(shù) 當有電流當有電流Ig通過靈敏電流計的線通過靈敏電流計的線圈時，線圈受到電磁力矩作用偏轉，圈時，線圈受到電磁力矩作用偏轉，當電磁力矩當電磁力矩= =張絲的扭轉反力矩時，張絲的扭轉反力矩時，線圈停止在某一位置，轉過線圈停止在某一位置，轉過角，角， 與與Ig成正比。成正比。小鏡也轉過小鏡也轉過角，因而角，因而反射光線相對平衡位置就轉過了反射光線相對平衡位置就轉過了2 2角。此時角。此時,光點在標尺上移動一段距光點在標尺上移動一段距離離n,n,n n與與成正比，因此，成正比，因此，n 也就與電流也就與電流 IgIg 成正比，可見，由光點成正

4、比，可見，由光點的移動距離的移動距離n可測出電流的大小?？蓽y出電流的大小。2 lnnkIg015152lk比例常數(shù)，稱為電流計常數(shù)，比例常數(shù)，稱為電流計常數(shù)，單位：單位：A/mm。iSk1Si電流計靈敏度。電流計靈敏度。三、線圈運動的阻尼特性三、線圈運動的阻尼特性 從電磁感應定律知道，線圈在磁場中運動時從電磁感應定律知道，線圈在磁場中運動時要產(chǎn)生感應電動勢。檢流計工作時，總是由它要產(chǎn)生感應電動勢。檢流計工作時，總是由它的內阻的內阻Rg與外電路上總電阻與外電路上總電阻R外外 構成一個回路，構成一個回路，因而線圈有感應電流通過。這個電流與磁場相因而線圈有感應電流通過。這個電流與磁場相互作用互作用,

5、 會產(chǎn)生阻止線圈運動的電磁阻尼力矩會產(chǎn)生阻止線圈運動的電磁阻尼力矩M， M的大小與回路總電阻成反比，即：的大小與回路總電阻成反比，即：外RRMg1臨界阻尼振動狀態(tài) 過阻尼振動狀態(tài) 欠阻尼振動狀態(tài) 當當R外外 較大時，較大時，M較小，線圈作振幅逐漸衰減的振動，需經(jīng)較較小，線圈作振幅逐漸衰減的振動，需經(jīng)較長的時間才停止在新的平衡位置；欠阻尼振動狀態(tài)長的時間才停止在新的平衡位置；欠阻尼振動狀態(tài)當當R R外外 較小時，較小時，M較大，線圈緩慢地趨向新的平衡位置，而不較大，線圈緩慢地趨向新的平衡位置，而不會越過平衡位置；過阻尼振動狀態(tài)會越過平衡位置；過阻尼振動狀態(tài)當當R外外適當時，線圈能很快達到平衡位置

6、而不發(fā)生振動。適當時，線圈能很快達到平衡位置而不發(fā)生振動。 臨界阻尼振動狀態(tài)臨界阻尼振動狀態(tài)外RRMg1 考慮線圈從平衡位置回到零點的過程，我們可以在考慮線圈從平衡位置回到零點的過程，我們可以在檢流計兩端并聯(lián)一個電鍵檢流計兩端并聯(lián)一個電鍵K，如下圖所示：當，如下圖所示：當K K合上時，合上時，R R外外0 0，電磁阻尼很大，線圈立即停止運動，如斷開，電磁阻尼很大，線圈立即停止運動，如斷開接外電路 從上述三種線圈運動狀態(tài)可知，檢流計工作于臨從上述三種線圈運動狀態(tài)可知，檢流計工作于臨界狀態(tài)時，線圈到達平衡位置所需要的時間最短，最界狀態(tài)時，線圈到達平衡位置所需要的時間最短，最便于測量。因此，在實際工

7、作中，必須考慮使檢流計便于測量。因此，在實際工作中，必須考慮使檢流計工作或接近工作在臨界狀態(tài)。工作或接近工作在臨界狀態(tài)。 電路，在光點返回零點時電路，在光點返回零點時按下按下K K，線圈就會立即停在，線圈就會立即停在零點這就節(jié)約測量時間。零點這就節(jié)約測量時間。K K稱為阻尼電鍵。稱為阻尼電鍵。 GK四、靈敏電流計內阻四、靈敏電流計內阻R Rg g、靈敏度、靈敏度S Si i、外臨界電阻的測量外臨界電阻的測量E1K2K3KRgI4KbRaRaIbIdabc0R12實實驗驗線線路路圖圖GV根據(jù)歐姆定律可得根據(jù)歐姆定律可得: :)(gbbabgRRRRRURI又有又有,baRR iSk1和和nkIg

8、UnRSRRRRaibgb最后推導最后推導:可見，在可見，在Ra、Rb、n保證不變的前提下，保證不變的前提下，R和和U成線性關系。我成線性關系。我們只要測得兩組們只要測得兩組U、R的值就可以確定的值就可以確定Rg、Si。因為這種方法要。因為這種方法要求求n保證不變，所以通常稱為定偏法。保證不變，所以通常稱為定偏法。 UnRSRRRRaibgb 在本實驗中，為了減少隨機誤差對測量結果的在本實驗中，為了減少隨機誤差對測量結果的影響，需測得多組影響，需測得多組U、R值，數(shù)據(jù)處理可采用如下方值，數(shù)據(jù)處理可采用如下方法：法： 最小二乘法最小二乘法 用最小二乘法對數(shù)據(jù)進行直線擬合，可求出用最小二乘法對數(shù)據(jù)

9、進行直線擬合，可求出A、B值，因值，因Ra、Rb、n可從儀器上直接讀出，故可解出可從儀器上直接讀出，故可解出Rg、Si的值。的值。 作圖法作圖法 以以U為橫坐標為橫坐標，R為縱坐標，在直角坐標紙上作為縱坐標，在直角坐標紙上作圖，根據(jù)直線的截距和斜率，可求出圖，根據(jù)直線的截距和斜率，可求出Rg和和S Si i的值。的值。 令令:BnRSRARRaibgb,則則: R=A+BU實實 驗驗 內內 容容1.定偏法測靈敏電流計內阻定偏法測靈敏電流計內阻Rg和靈敏度和靈敏度Si 在在R Ra a、R Rb b、n n保持不變的前提下，保持不變的前提下，R R 和和 U U 成線性關系。成線性關系。我們只要

10、測得我們只要測得多多組組 U U、R R 的值，的值，用最小二乘法對數(shù)據(jù)用最小二乘法對數(shù)據(jù)進行直線擬合，進行直線擬合，就可以得就可以得出出Rg、Si 的值。的值。若若U U 、R Rb b、n n保持不變，保持不變，R R 和（和（1/1/R Ra a）成線性關系。只要）成線性關系。只要測得測得多多組組 R Ra a 、R R 的值，以的值，以1/1/R Ra a 為橫坐標，為橫坐標，R R 為縱坐為縱坐標，在直角坐標紙上作圖，根據(jù)直線的截距和斜率，標，在直角坐標紙上作圖，根據(jù)直線的截距和斜率，也可以求出也可以求出Rg 和和S Si i 的值。的值。 2.測外臨界電阻測外臨界電阻R臨臨3.觀察靈敏電流計欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼狀觀察靈敏電流計欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼狀態(tài)態(tài)n=0AC15/6AC15/6型檢流計型檢流計分流器接線柱零點調節(jié)電源注注 意意 事事 項項1.1. 電流計的分流器放電流計的分流器放“短路短路”時，不能調整時，不能調整機械零點。機械零點。2.2.在測量中，當電流計光點左右