靈敏電流計(jì)的研究物理實(shí)驗(yàn)市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、靈敏檢流計(jì)研究物理試驗(yàn)中心第1頁(yè)第1頁(yè)實(shí) 驗(yàn) 目 理解靈敏電流計(jì)工作原理。測(cè)量靈敏電流計(jì)內(nèi)阻、靈敏度和臨界外阻。觀測(cè)靈敏電流計(jì)處于過(guò)阻尼、欠阻尼及臨界阻尼時(shí)光點(diǎn)三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，學(xué)會(huì)正確使用靈敏電流計(jì)。第2頁(yè)第2頁(yè)實(shí) 驗(yàn) 原 理靈敏電流計(jì)結(jié)構(gòu)靈敏電流計(jì)讀數(shù)線圈運(yùn)動(dòng)阻尼特性靈敏電流計(jì)內(nèi)阻、靈敏度、外臨界電阻測(cè)量辦法第3頁(yè)第3頁(yè)一、靈敏檢流計(jì)結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)部分讀數(shù)部分磁場(chǎng)部分讀數(shù)部分： 由光源、小鏡和標(biāo)尺構(gòu)成，小鏡固定在線圈上,隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，把從光源射來(lái)光反射到標(biāo)尺上形成一個(gè)光點(diǎn)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)很小角度時(shí)，反射光點(diǎn)有明顯移動(dòng)。采用光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)法，可大大提升了靈敏度。AC15型檢流計(jì)是采用多次反射式，使標(biāo)尺遠(yuǎn)離

2、電流計(jì)小鏡。第4頁(yè)第4頁(yè)二、靈敏檢流計(jì)讀數(shù) 當(dāng)有電流Ig通過(guò)靈敏電流計(jì)線圈時(shí)，線圈受到電磁力矩作用偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電磁力矩=張絲扭轉(zhuǎn)反力矩時(shí)，線圈停止在某一位置，轉(zhuǎn)過(guò)角， 與Ig成正比。小鏡也轉(zhuǎn)過(guò)角，因而反射光線相對(duì)平衡位置就轉(zhuǎn)過(guò)了2角。此時(shí),光點(diǎn)在標(biāo)尺上移動(dòng)一段距離n,n與成正比，因此，n 也就與電流 Ig 成正比，可見(jiàn)，由光點(diǎn)移動(dòng)距離n可測(cè)出電流大小。015152lk百分比常數(shù)，稱為電流計(jì)常數(shù)，單位：A/mm。Si電流計(jì)靈敏度。第5頁(yè)第5頁(yè)三、線圈運(yùn)動(dòng)阻尼特性 從電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。檢流計(jì)工作時(shí)，總是由它內(nèi)阻Rg與外電路上總電阻R外 構(gòu)成一個(gè)回路，因而線圈有感應(yīng)電

3、流通過(guò)。這個(gè)電流與磁場(chǎng)互相作用, 會(huì)產(chǎn)生制止線圈運(yùn)動(dòng)電磁阻尼力矩M， M大小與回路總電阻成反比，即：第6頁(yè)第6頁(yè)臨界阻尼振動(dòng)狀態(tài) 過(guò)阻尼振動(dòng)狀態(tài) 欠阻尼振動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)R外 較大時(shí)，M較小，線圈作振幅逐步衰減振動(dòng)，需經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間才停止在新平衡位置；欠阻尼振動(dòng)狀態(tài)當(dāng)R外 較小時(shí)，M較大，線圈緩慢地趨向新平衡位置，而不會(huì)越過(guò)平衡位置；過(guò)阻尼振動(dòng)狀態(tài)當(dāng)R外適當(dāng)初，線圈能不久達(dá)到平衡位置而不發(fā)生振動(dòng)。 臨界阻尼振動(dòng)狀態(tài)第7頁(yè)第7頁(yè) 考慮線圈從平衡位置回到零點(diǎn)過(guò)程，我們能夠在檢流計(jì)兩端并聯(lián)一個(gè)電鍵K，以下圖所表示：當(dāng)K合上時(shí)，R外0，電磁阻尼很大，線圈馬上停止運(yùn)動(dòng)，如斷開(kāi)接外電路 從上述三種線圈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可知，

4、檢流計(jì)工作于臨界狀態(tài)時(shí)，線圈到達(dá)平衡位置所需要時(shí)間最短，最便于測(cè)量。因此，在實(shí)際工作中，必須考慮使檢流計(jì)工作或靠近工作在臨界狀態(tài)。 電路，在光點(diǎn)返回零點(diǎn)時(shí)按下K，線圈就會(huì)馬上停在零點(diǎn)這就節(jié)約測(cè)量時(shí)間。K稱為阻尼電鍵。 GK第8頁(yè)第8頁(yè)四、靈敏電流計(jì)內(nèi)阻Rg、靈敏度Si、外臨界電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)線路圖GV第9頁(yè)第9頁(yè)依據(jù)歐姆定律可得:又有和最后推導(dǎo):可見(jiàn)，在Ra、Rb、n確保不變前提下，R和U成線性關(guān)系。我們只要測(cè)得兩組U、R值就能夠擬定Rg、Si。由于這種辦法要求n確保不變，因此通常稱為定偏法。 第10頁(yè)第10頁(yè) 在本試驗(yàn)中，為了減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果影響，需測(cè)得多組U、R值，數(shù)據(jù)處理可采用下列辦法

5、： 最小二乘法 用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，可求出A、B值，因Ra、Rb、n可從儀器上直接讀出，故可解出Rg、Si值。 作圖法 以U為橫坐標(biāo)，R為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)紙上作圖，依據(jù)直線截距和斜率，可求出Rg和Si值。 令:則: R=A+BU第11頁(yè)第11頁(yè)實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容1.定偏法測(cè)靈敏電流計(jì)內(nèi)阻Rg和靈敏度Si在Ra、Rb、n保持不變前提下，R 和 U 成線性關(guān)系。我們只要測(cè)得多組 U、R 值，用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，就能夠得出Rg、Si 值。若U 、Rb、n保持不變，R 和（1/Ra）成線性關(guān)系。只要測(cè)得多組 Ra 、R 值，以1/Ra 為橫坐標(biāo)，R 為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)紙上作圖，依據(jù)直線截距和斜率，也能夠求出Rg 和Si 值。 2.測(cè)外臨界電阻R臨3.觀測(cè)靈敏電流計(jì)欠阻尼、臨界阻尼、過(guò)阻尼狀態(tài)第12頁(yè)第12頁(yè)n=0AC15/6型檢流計(jì)分流器接線柱零點(diǎn)調(diào)整電源第13頁(yè)第13頁(yè)注 意 事 項(xiàng)電流計(jì)分流器放“短路”時(shí)，不能調(diào)整機(jī)械零點(diǎn)。2.在測(cè)量中，當(dāng)電流計(jì)光點(diǎn)左