灵敏电流计的研究物理实验省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

灵敏检流计研究灵敏检流计研究物理试验中心物理试验中心第1页实实验验目目了解灵敏电流计工作原理。了解灵敏电流计工作原理。测量灵敏电流计内阻、灵敏度和临界外测量灵敏电流计内阻、灵敏度和临界外阻。阻。观察灵敏电流计处于过阻尼、欠阻尼及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，学会正临界阻尼时光点三种运动状态，学会正确使用灵敏电流计。确使用灵敏电流计。第2页实实验验原原理理灵敏电流计结构灵敏电流计结构灵敏电流计读数灵敏电流计读数线圈运动阻尼特征线圈运动阻尼特征灵敏电流计内阻、灵敏度、外临界电阻灵敏电流计内阻、灵敏度、外临界电阻测量方法测量方法第3页一、灵敏检流计结构一、灵敏检流计结构偏转部分读数部分磁场部分读数部分：读数部分：由光源、小镜和标尺组成，小镜固定在线圈上由光源、小镜和标尺组成，小镜固定在线圈上,随线圈一起转动，把从光源射来光反射到标尺上形成一个光随线圈一起转动，把从光源射来光反射到标尺上形成一个光点，当线圈转过一个很小角度时，反射光点有显著移动。采点，当线圈转过一个很小角度时，反射光点有显著移动。采取光点偏转法，可大大提升了灵敏度。取光点偏转法，可大大提升了灵敏度。AC15型检流计是采型检流计是采取屡次反射式，使标尺远离电流计小镜。取屡次反射式，使标尺远离电流计小镜。第4页二、灵敏检流计读数二、灵敏检流计读数 当有电流当有电流Ig经过灵敏电流计线圈经过灵敏电流计线圈时，线圈受到电磁力矩作用偏转，当时，线圈受到电磁力矩作用偏转，当电磁力矩电磁力矩=张丝扭转反力矩时，线圈张丝扭转反力矩时，线圈停顿在某一位置，转过停顿在某一位置，转过角，角，与与Ig成正比。成正比。小镜也转过小镜也转过角，因而反射角，因而反射光线相对平衡位置就转过了光线相对平衡位置就转过了2 2角。角。此时此时,光点在标尺上移动一段距离光点在标尺上移动一段距离n,n,n n与与成正比，所以，成正比，所以，n也就与电流也就与电流 Ig Ig 成正比，可见，由光点成正比，可见，由光点移动距离移动距离n可测出电流大小。可测出电流大小。015152lk百分比常数，称为电流计常数，百分比常数，称为电流计常数，单位：单位：A/mm。Si电流计灵敏度。电流计灵敏度。第5页三、线圈运动阻尼特征三、线圈运动阻尼特征 从电磁感应定律知道，线圈在磁场中运动时从电磁感应定律知道，线圈在磁场中运动时要产生感应电动势。检流计工作时，总是由它要产生感应电动势。检流计工作时，总是由它内阻内阻Rg与外电路上总电阻与外电路上总电阻R外外组成一个回路，因组成一个回路，因而线圈有感应电流经过。这个电流与磁场相互而线圈有感应电流经过。这个电流与磁场相互作用作用,会产生阻止线圈运动电磁阻尼力矩会产生阻止线圈运动电磁阻尼力矩M，M大小与回路总电阻成反比，即：大小与回路总电阻成反比，即：第6页临界阻尼振动状态 过阻尼振动状态 欠阻尼振动状态 当当R外外较大时，较大时，M较小，线圈作振幅逐步衰减振动，需经较长较小，线圈作振幅逐步衰减振动，需经较长时间才停顿在新平衡位置；欠阻尼振动状态时间才停顿在新平衡位置；欠阻尼振动状态当当R R外外 较小时，较小时，M较大，线圈迟缓地趋向新平衡位置，而不会较大，线圈迟缓地趋向新平衡位置，而不会越过平衡位置；过阻尼振动状态越过平衡位置；过阻尼振动状态当当R外外适当初，线圈能很快到达平衡位置而不发生振动。适当初，线圈能很快到达平衡位置而不发生振动。临界阻尼振动状态临界阻尼振动状态第7页 考虑线圈从平衡位置回到零点过程，我们能够在检考虑线圈从平衡位置回到零点过程，我们能够在检流计两端并联一个电键流计两端并联一个电键K，以下列图所表示：当，以下列图所表示：当K K合上时，合上时，R R外外0 0，电磁阻尼很大，线圈马上停顿运动，如断开，电磁阻尼很大，线圈马上停顿运动，如断开接外电路 从上述三种线圈运动状态可知，检流计工作于临从上述三种线圈运动状态可知，检流计工作于临界状态时，线圈抵达平衡位置所需要时间最短，最便界状态时，线圈抵达平衡位置所需要时间最短，最便于测量。所以，在实际工作中，必须考虑使检流计工于测量。所以，在实际工作中，必须考虑使检流计工作或靠近工作在临界状态。作或靠近工作在临界状态。电路，在光点返回零点时电路，在光点返回零点时按下按下K K，线圈就会马上停在，线圈就会马上停在零点这就节约测量时间。零点这就节约测量时间。K K称为阻尼电键。称为阻尼电键。GK第8页四、灵敏电流计内阻四、灵敏电流计内阻R Rg g、灵敏度、灵敏度S Si i、外临界电阻测量外临界电阻测量实实验验线线路路图图GV第9页依据欧姆定律可得依据欧姆定律可得:又有又有和和最终推导最终推导:可见，在可见，在Ra、Rb、n确保不变前提下，确保不变前提下，R和和U成线性关系。我们成线性关系。我们只要测得两组只要测得两组U、R值就能够确定值就能够确定Rg、Si。因为这种方法要求。因为这种方法要求n确保不变，所以通常称为定偏法。确保不变，所以通常称为定偏法。第10页在本试验中，为了降低随机误差对测量结果影响，在本试验中，为了降低随机误差对测量结果影响，需测得多组需测得多组U、R值，数据处理可采取以下方法：值，数据处理可采取以下方法：最小二乘法最小二乘法用最小二乘法对数据进行直线拟合，可求出用最小二乘法对数据进行直线拟合，可求出A、B值，因值，因Ra、Rb、n可从仪器上直接读出，故可解出可从仪器上直接读出，故可解出Rg、Si值。值。作图法作图法 以以U为横坐标，为横坐标，R为纵坐标，在直角坐标纸上作为纵坐标，在直角坐标纸上作图，依据直线截距和斜率，可求出图，依据直线截距和斜率，可求出Rg和和S Si i值。值。令令:则则:R=A+BU第11页实实验验内内容容1.定偏法测灵敏电流计内阻定偏法测灵敏电流计内阻Rg和灵敏度和灵敏度Si在在R Ra a、R Rb b、n n保持不变前提下，保持不变前提下，R R 和和 U U 成线性关系。我成线性关系。我们只要测得们只要测得多多组组 U U、R R 值，值，用最小二乘法对数据进行用最小二乘法对数据进行直线拟合，直线拟合，就能够得就能够得出出Rg、Si值。值。若若U U 、R Rb b、n n保持不变，保持不变，R R 和（和（1/R1/Ra a）成线性关系。只要）成线性关系。只要测得测得多多组组 R Ra a 、R R 值，以值，以1/R1/Ra a 为横坐标，为横坐标，R R 为纵坐标，为纵坐标，在直角坐标纸上作图，依据直线截距和斜率，也能够在直角坐标纸上作图，依据直线截距和斜率，也能够求出求出Rg和和S Si i 值。值。2.测外临界电阻测外临界电阻R临临3.观察灵敏电流计欠阻尼、临界阻尼、过阻尼状态观察灵敏电流计欠阻尼、临界阻尼、过阻尼状态第12页n=0AC15/6AC15/6型检流计型检流计分流器接线柱零点调整电源第13页注注 意意 事事 项项电流计分流器放“短路”时，不能调整机械零点。2.2.在测量中，当电流计光点左右摆动不停时，在测量中，当电流计光点左右摆动不停时，可用短路电键使电流计受到阻尼。可用短路电键使电流计受到阻尼。3.3.在改变电路、使用结束或移动电流计时，均在改变电路、使用结束或移动电流计时，均应将电流计短路，即将分流器开关放置应将电流计短路，即将分流器开关放置“短路短路”位置。位置。4.4.电流计不能受震动。电流计不能受震动。第14页