靈敏檢流計(jì)的研究PPT課件

1、靈敏檢流計(jì)的研究靈敏檢流計(jì)的研究靈敏檢流計(jì)的研究靈敏檢流計(jì)的研究靈敏檢流計(jì)的研究靈敏檢流計(jì)的研究物理實(shí)驗(yàn)中心物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 目目 的的了解靈敏電流計(jì)的工作原理。了解靈敏電流計(jì)的工作原理。測(cè)量靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻、靈敏度和臨界測(cè)量靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻、靈敏度和臨界外阻。外阻。觀察靈敏電流計(jì)處于過阻尼、欠阻尼及觀察靈敏電流計(jì)處于過阻尼、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)。確使用靈敏電流計(jì)。實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 原原 理理靈敏電流計(jì)構(gòu)造靈敏電流計(jì)構(gòu)造靈敏電流計(jì)的讀數(shù)靈敏電流計(jì)的讀數(shù)線圈運(yùn)動(dòng)的阻尼特性線圈運(yùn)動(dòng)的阻尼特性靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻、靈敏度、外臨界電靈

2、敏電流計(jì)的內(nèi)阻、靈敏度、外臨界電阻的測(cè)量方法阻的測(cè)量方法一、靈敏檢流計(jì)的構(gòu)造一、靈敏檢流計(jì)的構(gòu)造偏轉(zhuǎn)部分讀數(shù)部分磁場(chǎng)部分讀數(shù)部分：讀數(shù)部分： 由光源、小鏡和標(biāo)尺組成，小鏡固定在線圈上由光源、小鏡和標(biāo)尺組成，小鏡固定在線圈上,隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，把從光源射來的光反射到標(biāo)尺上形成一個(gè)隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，把從光源射來的光反射到標(biāo)尺上形成一個(gè)光點(diǎn)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過一個(gè)很小的角度時(shí)，反射光點(diǎn)有明顯的移光點(diǎn)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過一個(gè)很小的角度時(shí)，反射光點(diǎn)有明顯的移動(dòng)。采用光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)法，可大大提高了靈敏度。動(dòng)。采用光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)法，可大大提高了靈敏度。AC15型檢流型檢流計(jì)是采用多次反射式，使標(biāo)尺遠(yuǎn)離電流計(jì)的小鏡。計(jì)是采用多次反射式，使標(biāo)

3、尺遠(yuǎn)離電流計(jì)的小鏡。二、靈敏檢流計(jì)的讀數(shù)二、靈敏檢流計(jì)的讀數(shù) 當(dāng)有電流當(dāng)有電流Ig通過靈敏電流計(jì)的線通過靈敏電流計(jì)的線圈時(shí)，線圈受到電磁力矩作用偏轉(zhuǎn)，圈時(shí)，線圈受到電磁力矩作用偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電磁力矩當(dāng)電磁力矩= =張絲的扭轉(zhuǎn)反力矩時(shí)，張絲的扭轉(zhuǎn)反力矩時(shí)，線圈停止在某一位置，轉(zhuǎn)過線圈停止在某一位置，轉(zhuǎn)過角，角， 與與Ig成正比。成正比。小鏡也轉(zhuǎn)過小鏡也轉(zhuǎn)過角，因而角，因而反射光線相對(duì)平衡位置就轉(zhuǎn)過了反射光線相對(duì)平衡位置就轉(zhuǎn)過了2 2角。此時(shí)角。此時(shí),光點(diǎn)在標(biāo)尺上移動(dòng)一段距光點(diǎn)在標(biāo)尺上移動(dòng)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(diǎn)成正

4、比，可見，由光點(diǎn)的移動(dòng)距離的移動(dòng)距離n可測(cè)出電流的大小?？蓽y(cè)出電流的大小。2 lnnkIg015152lk比例常數(shù)，稱為電流計(jì)常數(shù)，比例常數(shù)，稱為電流計(jì)常數(shù)，單位：?jiǎn)挝唬篈/mm。iSk1Si電流計(jì)靈敏度。電流計(jì)靈敏度。三、線圈運(yùn)動(dòng)的阻尼特性三、線圈運(yùn)動(dòng)的阻尼特性 從電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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)，總是由它要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。檢流計(jì)工作時(shí)，總是由它的內(nèi)阻的內(nèi)阻Rg與外電路上總電阻與外電路上總電阻R外外 構(gòu)成一個(gè)回路，構(gòu)成一個(gè)回路，因而線圈有感應(yīng)電流通過。這個(gè)電流與磁場(chǎng)相因而線圈有感應(yīng)電流通過。這個(gè)電流與磁場(chǎng)相互作用互作用,

5、 會(huì)產(chǎn)生阻止線圈運(yùn)動(dòng)的電磁阻尼力矩會(huì)產(chǎn)生阻止線圈運(yùn)動(dòng)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(dòng)狀態(tài) 過阻尼振動(dòng)狀態(tài) 欠阻尼振動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)當(dāng)R外外 較大時(shí)，較大時(shí)，M較小，線圈作振幅逐漸衰減的振動(dòng)，需經(jīng)較較小，線圈作振幅逐漸衰減的振動(dòng)，需經(jīng)較長的時(shí)間才停止在新的平衡位置；欠阻尼振動(dòng)狀態(tài)長的時(shí)間才停止在新的平衡位置；欠阻尼振動(dòng)狀態(tài)當(dāng)當(dāng)R R外外 較小時(shí)，較小時(shí)，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(huì)越過平衡位置；過阻尼振動(dòng)狀態(tài)會(huì)越過平衡位置；過阻尼振動(dòng)狀態(tài)當(dāng)當(dāng)R外外適當(dāng)時(shí)，線圈能很快達(dá)到平衡位置

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

7、作中，必須考慮使檢流計(jì)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(diǎn)返回零點(diǎn)時(shí)電路，在光點(diǎn)返回零點(diǎn)時(shí)按下按下K K，線圈就會(huì)立即停在，線圈就會(huì)立即停在零點(diǎn)這就節(jié)約測(cè)量時(shí)間。零點(diǎn)這就節(jié)約測(cè)量時(shí)間。K K稱為阻尼電鍵。稱為阻尼電鍵。 GK四、靈敏電流計(jì)內(nèi)阻四、靈敏電流計(jì)內(nèi)阻R Rg g、靈敏度、靈敏度S Si i、外臨界電阻的測(cè)量外臨界電阻的測(cè)量E1K2K3KRgI4KbRaRaIbIdabc0R12實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(dǎo)最后推導(dǎo):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(guān)系。我成線性關(guān)系。我們只要測(cè)得兩組們只要測(cè)得兩組U、R的值就可以確定的值就可以確定Rg、Si。因?yàn)檫@種方法要。因?yàn)檫@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(shí)驗(yàn)中，為了減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的在本實(shí)驗(yàn)中，為了減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，需測(cè)得多組影響，需測(cè)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，可求出用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)

9、進(jìn)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(biāo)為橫坐標(biāo)，R為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)紙上作為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)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(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 內(nèi)內(nèi) 容容1.定偏法測(cè)靈敏電流計(jì)內(nèi)阻定偏法測(cè)靈敏電流計(jì)內(nèi)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(guān)系。成線性關(guān)系。我們只要

10、測(cè)得我們只要測(cè)得多多組組 U U、R R 的值，的值，用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，進(jìn)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(guān)系。只要）成線性關(guān)系。只要測(cè)得測(cè)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(biāo)，為橫坐標(biāo)，R R 為縱坐為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)紙上作圖，根據(jù)直線的截距和斜率，標(biāo)，在直角坐標(biāo)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(cè)外臨界電阻測(cè)外臨界電阻R臨臨3.觀察靈敏電流計(jì)欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼狀觀察靈敏電流計(jì)欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼狀態(tài)態(tài)n=0AC15/6AC15/6型檢流計(jì)型檢流計(jì)分流器接線柱零點(diǎn)調(diào)節(jié)電源注注 意意 事事 項(xiàng)項(xiàng)1.1. 電流計(jì)的分流器放電流計(jì)的分流器放“短路短路”時(shí)，不能調(diào)整時(shí)，不能調(diào)整機(jī)械零點(diǎn)。機(jī)械零點(diǎn)。2.2.在測(cè)量中，當(dāng)電流計(jì)光點(diǎn)左右