《大学物理实验报告系列之灵敏电流计内阻和灵敏度的测定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理实验报告系列之灵敏电流计内阻和灵敏度的测定（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大学物理实验报告【实验名称】 灵敏电流计内阻和灵敏度的测定 【实验目的】1了解灵敏电流计的结构及工作原理。2观察灵敏电流计在欠阻尼、过阻尼及临界阻尼条件下的三种运动状态。3掌握测定灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。【实验仪器】 灵敏电流计、直流稳压电源、直流电压表、标准电阻、直流电阻箱、停表、单双刀开关。【实验原理】1灵敏电流计的工作原理当线圈中通有电流 IS 时，由于气隙磁场的作用而产生的电磁力矩推动线圈偏转。线圈在偏转过程中，支承它的张丝发生扭曲变形，同时产生与电磁力矩方向相反的弹性回复力矩，该力矩与线圈偏转角成正比。当这两个力矩大小相等时，线圈不再偏转而处于平衡位置 a0，此时有：NSBIg
2、 = D0 （31-1）式中 N 为线圈的匝数， S 为线圈的面积， B 为线圈所在气隙处的磁感应强度，D 为张丝的扭转系数。变换式（31-1）可得：（31-2）sigISN0其中， 定义为电流计的电流灵敏度，其倒数 称为电流计常量，该值DSBi iiSK1通常标明在电流计铭牌上，单位为 A/mm。这样，电磁阻尼力矩为 ，其中 称为阻力系数，线圈的偏转过dtP外RNBg2)(程可用下式表示为（31-3）gNSBIDdtPtJ2式中 J 为线圈的转动惯量。（1 ）当 时，称为欠阻尼状态。DP42P2/（4 JD）越小 r 阻尼振荡越明显。当 P = 0 时，可分别得其自由振荡频率 和周期 。)(
3、210JfDJT20（2 ）当 P2 4JD 时，过阻尼状态。当 R 外 = 0 时，P 最大，也即阻尼最强。在实际测量中，我们常利用电流计的这一特点。（3 ）当 P2 = 4JD 时，称为临界阻尼状态，相应的 R 外 称为外临界阻尼电阻。如果 R 外 的取值不能满足上述要求，可考虑在电流上串联或并联电阻来实现。2、灵敏电流计的内阻和电流灵敏度的测定由图 31-3 可知，标准电阻 Rs 两端的电压 Us 为：（31-4）)(2ggRI或：gssII2（31-5 ）（31-6 ）gIRVIs)/(21其中，I s 和 Ig 分别为流过 Rs 和电流计的电流， V是电压表的示值。考虑到 Rs 的值
4、相对 R1 很小，所以式（31-6）可近似为：图 31-3图31-2 （31-7）gsIRVI1比较（31-5） 、 （31-7）两式后，将式（31-2 ）代入得：（31-8）aSisgs102)(或写成：（31-9）bVR2其中， 。在保持 Rs、V 和 a0 不变的条件下，通过改变 R1 的10),(aSbRaisgs值来获取相应的 R2 的值。由测得的若干组数据，根据最小二乘法定出 a、b 后，即可分别得到内阻 Rg 和电流灵敏度 Si。【实验内容】1观察灵敏电流计的三种运动状态（1）按图联接电路，分流器旋钮置“直接” 。（2）从大到小取若干个不同的 R2 值，调节 R0 、R 1 ，使
5、光标满刻度，然后断开 K0，用秒表记录光标回零时间，观察不同的 时光标的运动状态。2测定灵敏电流计内阻和灵敏度（R g、S i）（1）调节 R0，使电压表示数为 0.5 伏，R 1 取 定值为 90000 欧姆，调节 R2，使光标偏转为 50 分格，记录 R2 的值 R2，随后电压每增加 0.25 伏，记录光标偏转为 50 分格时相应的 R2 值，测到 2.00 伏为止。（2）将 K1 换向，重复以上步骤，记录相应的 R2 值 R2 ，求 2 （将所测数椐填表） 。（3）用最小二乘法或作图法求解 a 和 b, 继而求出 Rg、S i 。【数据表格与数据记录】项目 1 2 3 4 5 6 7)(
6、2R3.00 31.00 57.88 82.80 110.00 138.00 165.00vV0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2)(2165.00 136.00 109.3 81.9 55.4 28.2 1.4v2 1.75 1.5 1.25 1 0.75 0.51s901R格50计算出2651 1372682 65.10923.1093R3.29.84R 64.58.4.5R1036 .7由题意可知 代入数据得 如表格中所示数据作出 的图像：2R RV由最小二乘法的图像 易知 a 为截距，b 为斜率。XY 又图像知：54a2.109bVR2.109542由 得：10),(a
7、SRisgs54gS102.9RSis由已知 由上面的公式得：1sR1格553g 89.4iS【小结与讨论】1.实验观察了灵敏电流计的三种运动状态。2.由实验数据，采用作图法得到了截距与斜率，从而计算出了灵敏电流计的内阻和灵敏度。小结：电流计的线圈及悬丝很精细，应注意保护，不容许过重的振动和扭转。不要随意搬动电表，非搬不可时，必须使电流计短路，轻拿轻放。实验过程中，电路调节应仔细进行，不要是光标偏转超过标尺。电流计搁置不用时，应将其短路，是为了产生阻尼力矩，避免在移动电流计时动圈的摆动。改变灵敏电流计环路的电阻值可改变其阻尼状态，在临界阻尼状态下工作最方便，即电流计不迟钝，不反复的摆动，仅有一次小量过冲，采用二级分压可精确调节。
