实验题目:检流计的特性实验目的:了解磁电式检流计的结构、原理和运动规律,测量临界电阻,通过测量它的灵敏度和内阻,学习正确的使用方法。实验原理:1.磁电式检流计的结构以光点式检流计为例,结构如图1和图2所示,检流计由三部分组成:(1)磁场部分:由永久磁铁(N,S)产生磁场,圆柱形软铁心(J)使气隙中磁场呈均匀辐射状。(2)偏转部分:能在气隙中转动的矩形线圈C及从上下拉紧线圈的金属张丝E,只要有很小的力矩作用,就能使线圈偏转。(3)读数部分:小镜M固定在动圈上,它把光源射进来的光束反射到标尺上形成一个光标,当电流流过动圈时,动圈受力偏转而带动小镜M转过α角,因而反射光束偏转的角度为,光标在标尺上移动的距离n=L·2,L为小镜到标尺的距离。2.检流计的工作原理当被测电流IG(或电压VG=IGRG)经悬丝流过动圈时,载流动圈受到气隙中永久磁铁产生的磁场(磁感应强度B)的作用。由于磁场是辐射装的,因此手里的动圈不管偏转到什么位置,B的方向总与l(即IG)的方向垂直,那么N匝载流动圈受到的总磁力矩为M=NBIGS=GIG(1)其中S为动圈面积,G=NBS为检流计的结构常数。在电磁力矩M的作用下动圈偏转,同时悬丝受扭力而产生反作用力矩(扭转力矩)当作用在动圈上的电磁力矩和悬丝的反作用扭力矩平衡时,动圈停止偏转,则NBIGS=W(2)W为悬丝的扭转系数,偏转角的大小由读数装置读出,n=2L(3)则(4)或(5)CI称为检流计的电流常数或分度值,单位是A/mm。如果检流计的结构已定,则CI为一定值。在使用中,W或其他结构参数可能有变化,所以必须用实验测定CI。在实际中,也常用灵敏度SI来表示,即(6)SI的单位是mm/A。3.检流计的运动状态检流计的动圈通电流后,除了受到电磁力矩和扭转力矩的作用外,还存在空气阻尼力矩和电磁阻尼力矩,而悬丝是弹性材料制成,若动圈的转动惯量为J,则动圈运动状态(7)或(8)其中称为衰减系数,为阻尼系数,为固有角频率,根据衰减系数的不同,有不同的运动状态:(1)欠阻尼状态(o时)。此时外电阻R较大,动圈以平衡位置F为中心作一衰减振动,并且逐渐趋紧于平衡位置,运动曲线如图2.1.1-3中的曲线I。特别当外电路断开和无空气阻尼时候,动圈为无阻尼运动,以平衡位置F为中心作等幅振动,运动曲线如图2.1.1-3中的曲线IV。实际实验中由于空气阻尼D很小,当外电路断开时动圈以位置F为中心作一衰减系数很小的振动。(2)临界阻尼状态(=o时)。动圈无振动的很快达到平衡位置,此时的外电阻称为临界电阻R...