靈敏電流計的研究物理實驗市公開課獲獎?wù)n件

1、靈敏檢流計研究物理試驗中心第1頁第1頁實 驗 目 理解靈敏電流計工作原理。測量靈敏電流計內(nèi)阻、靈敏度和臨界外阻。觀測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(xué)會正確使用靈敏電流計。第2頁第2頁實 驗 原 理靈敏電流計結(jié)構(gòu)靈敏電流計讀數(shù)線圈運動阻尼特性靈敏電流計內(nèi)阻、靈敏度、外臨界電阻測量辦法第3頁第3頁一、靈敏檢流計結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)部分讀數(shù)部分磁場部分讀數(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，把從光源射來光反射到標(biāo)尺上形成一個光點，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過一個很小角度時，反射光點有明顯移動。采用光點偏轉(zhuǎn)法，可大大提升了靈敏度。AC15型檢流計是采用多次反射式，使標(biāo)尺遠離

2、電流計小鏡。第4頁第4頁二、靈敏檢流計讀數(shù) 當(dāng)有電流Ig通過靈敏電流計線圈時，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，線圈停止在某一位置，轉(zhuǎn)過角， 與Ig成正比。小鏡也轉(zhuǎn)過角，因而反射光線相對平衡位置就轉(zhuǎn)過了2角。此時,光點在標(biāo)尺上移動一段距離n,n與成正比，因此，n 也就與電流 Ig 成正比，可見，由光點移動距離n可測出電流大小。015152lk百分比常數(shù)，稱為電流計常數(shù)，單位：A/mm。Si電流計靈敏度。第5頁第5頁三、線圈運動阻尼特性 從電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場中運動時要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。檢流計工作時，總是由它內(nèi)阻Rg與外電路上總電阻R外 構(gòu)成一個回路，因而線圈有感應(yīng)電

3、流通過。這個電流與磁場互相作用, 會產(chǎn)生制止線圈運動電磁阻尼力矩M， M大小與回路總電阻成反比，即：第6頁第6頁臨界阻尼振動狀態(tài) 過阻尼振動狀態(tài) 欠阻尼振動狀態(tài) 當(dāng)R外 較大時，M較小，線圈作振幅逐步衰減振動，需經(jīng)較長時間才停止在新平衡位置；欠阻尼振動狀態(tài)當(dāng)R外 較小時，M較大，線圈緩慢地趨向新平衡位置，而不會越過平衡位置；過阻尼振動狀態(tài)當(dāng)R外適當(dāng)初，線圈能不久達到平衡位置而不發(fā)生振動。 臨界阻尼振動狀態(tài)第7頁第7頁 考慮線圈從平衡位置回到零點過程，我們能夠在檢流計兩端并聯(lián)一個電鍵K，以下圖所表示：當(dāng)K合上時，R外0，電磁阻尼很大，線圈馬上停止運動，如斷開接外電路 從上述三種線圈運動狀態(tài)可知，

4、檢流計工作于臨界狀態(tài)時，線圈到達平衡位置所需要時間最短，最便于測量。因此，在實際工作中，必須考慮使檢流計工作或靠近工作在臨界狀態(tài)。 電路，在光點返回零點時按下K，線圈就會馬上停在零點這就節(jié)約測量時間。K稱為阻尼電鍵。 GK第8頁第8頁四、靈敏電流計內(nèi)阻Rg、靈敏度Si、外臨界電阻測量實驗線路圖GV第9頁第9頁依據(jù)歐姆定律可得:又有和最后推導(dǎo):可見，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頁第10頁 在本試驗中，為了減少隨機誤差對測量結(jié)果影響，需測得多組U、R值，數(shù)據(jù)處理可采用下列辦法

5、： 最小二乘法 用最小二乘法對數(shù)據(jù)進行直線擬合，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頁第11頁實 驗 內(nèi) 容1.定偏法測靈敏電流計內(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。我們只要測得多組 U、R 值，用最小二乘法對數(shù)據(jù)進行直線擬合，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.測外臨界電阻R臨3.觀測靈敏電流計欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼狀態(tài)第12頁第12頁n=0AC15/6型檢流計分流器接線柱零點調(diào)整電源第13頁第13頁注 意 事 項電流計分流器放“短路”時，不能調(diào)整機械零點。2.在測量中，當(dāng)電流計光點左