灵敏检流计特性研究报告.doc
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1、设计性实验报告课程名称 _专业班级 _姓 名 _学 号 _电气与信息学院实验题目灵敏检流计特性研究实验室实验时间 年 月 日 实验类别 研究性实验 同组人数2 成 绩指导教师签字:一、实验目得1、了解灵敏电流计得基本结构与基本原理,学习其使用方法。2、测定灵敏电流计得电流常量、内阻与外临界电阻,掌握控制其工作状态得方法。二、实验原理1、灵敏电流计得基本结构灵敏电流计就是一种高灵敏度得测量仪表,它得基本结构如图30-1所示。在永久磁铁、极之间,安置一个柱形软铁芯,使磁极与软磁芯之间产生均匀得径向磁场,矩形线圈用一根金属悬丝悬挂起来,该金属悬丝不仅作为线圈电流得进出引线,还作为线圈旋转得转轴。当线
2、圈通有电流时,线圈在磁场中受到磁力矩而发生偏转,同时悬丝被扭转而产生反方向得弹性扭力矩。在偏转角为时,磁力矩与弹性扭力矩相等,线圈就达到平衡。在悬丝上粘附一面小圆镜,它把光源射来得光反射到一个弧形标尺上,并形成一光标,如图30-2所示。设当没有电流通过线圈时,反射光得光标位于弧形标尺得“0”点上。当有电流通过线圈时,光标指在标尺刻度上。可以证明,电流得大小与光标偏转得长度成正比,即Ig=Kd (30-1)式中比例常量称为灵敏电流计得电流常量,它在数值上等于光标移动一个单位长度时所通过得电流。在国际单位中,其单位为安培每毫米,记为。电流常量得倒数称为灵敏电流计得灵敏度,记为。显然灵敏度愈大,灵敏
3、电流计就愈灵敏。2、线圈运动得阻尼特性在使用灵敏电流计时,我们常会瞧到,当通过灵敏电流计得电流发生变化时,光标会摆动很久才逐渐地停在新得平衡位置上,这时读数很费时间。一般指针式电表由于内部装有磁阻尼线圈,通电后指针很快摆到平衡位置上,而不来回摆动。灵敏电流计却不可以用这种方法,它得阻尼问题需要借助于外电路来解决,因此需要研究灵敏电流计线圈运动得阻尼问题。根据电磁感应定律,线圈在磁场中运动,由于切割磁力线而产生感应电动势,相应得感应电流与磁场相互作用而产生阻止线圈运动得电磁阻尼力矩,它得大小与回路得总电阻(电流计内阻与外电阻之与)成反比,即(30-2)由上式可见,通过调节外电路电阻得大小,就可控
4、制阻尼力矩得大小,从而控制线圈得运动状态。、当较大时,较小,线圈作来回减幅振动,需要经过较长时间才能停在新得平衡位置上,这种运动状态称为阻尼振荡(或欠阻尼)状态,如图30-3曲线与 。、当较小时,较大,线圈缓缓地趋向新得平衡位置。这种状态称为过阻尼状态,如图30-3曲线与 。、当等于某一定值时,线圈很快达到平衡位置又不发生振荡。这就是介于前二种状态得中间状态,称为临界阻尼状态,如图30-3曲线与。这时对应得外电阻称为灵敏电流计得临界外电阻,记为。从上述讨论可见,为了便于测量,我们总就是使灵敏电流计处于临界状态或接近临界状态下工作。本实验得内容之一,就就是测量灵敏电流计得临界外电阻。当灵敏电流计
5、开路时,阻尼很小,光标在标尺零点附近长时间得左右摆动不停,这就是实验中不希望发生得。为此在灵敏电流计两端并联一个按键开关,如图30-4所示。按下按键,使灵敏电流计短路(外电阻为零),光标就很快停下来,这个按键通常称为阻尼开关。3、测量电路实验电路如图30-4所示。电源电压经过两次分压,在小电阻上得到极小得电压,设通过灵敏电流计得电流为,电压表上得电压为,在,得情况下,有 (30-3) 将式(30-1)代入上式,化简可得 (30-4) 上式表明,在、与不变得情况下,电阻与光标偏转得长度成反比,与电流计得电流常量成反比。在保持电压,电阻与不变得情况下,改变电阻得大小,就可以得到一组相应得光标偏转长
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