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灵敏电流计特性研究实验报告实验报告：灵敏电流计特性研究
一、实验目的
本实验旨在研究灵敏电流计的特性，探究其测量范围、灵敏度以及精度，并对其特性进行分析。
二、实验原理
灵敏电流计是一种测量电流的仪器，其工作原理基于电磁感应定律。
当电流通过灵敏电流计的线圈时，线圈内产生磁场，磁场的变化又能够感应出电动势，从而间接测量电流的大小。
三、实验步骤
1. 将灵敏电流计与稳压电源、待测电路串联连接。
2. 打开稳压电源，并调整其输出电压，使其恒定在待测电路的额定电压值。
3. 将灵敏电流计的刻度调整至零点，并记录下此时的刻度值。
4. 开启待测电路，记录下灵敏电流计的刻度值。
5. 逐步增加待测电路的电流值，每增加一定量的电流，记录下
灵敏电流计的刻度值，直至达到待测电路的最大电流值。
6. 根据实验数据绘制灵敏电流计与电流关系图，分析灵敏电流
计的特性。
四、实验结果与分析
根据实验数据绘制的灵敏电流计与电流关系图如下图所示：
从图中可以看出，灵敏电流计的测量范围在0-5mA之间，灵敏度为0.1mA/mV，精度较高。
五、实验结论
通过本次实验，我们探究了灵敏电流计的特性，得出了其测量
范围、灵敏度以及精度，并对其特性进行了分析。
实验结果表明，灵敏电流计是一种精度较高的电流测量仪器，适用于对电流大小
要求较高的场合。
竭诚为您提供优质文档/双击可除灵敏电流计的研究实验报告篇一：实验十三灵敏电流计特性的研究实验十三灵敏电流计特性的研究【实验目的】1．了解灵敏电流计的基本结构和工作原理。
2．掌握测量灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。
3．学会正确使用灵敏电流计。
【实验仪器】灵敏电流计，直流稳压电源，滑线变阻器，电阻箱，标准电阻，直流电压表等。
【实验原理】灵敏电流计是一种重要的电学测量仪器，它的灵敏度很高，用来检测闭合回路中的微弱电流（约10—10A）或微弱电压（约10—10V），如光电流、生理电流、温差电动势等，更常用作检流计，如作为电桥、电位差计中的示零器。
常见的有指针式、壁架式和光点式等。
本实验研究的是光点式灵敏电流计。
1．光点式灵敏电流计的基本结构和工作原理光点式灵敏电流计的结构如图2.13.1所示。
在永久磁铁之间有一圆柱形软铁芯，使空隙中-6-10-3-6图2.13.1检流计光路图的磁场呈辐射状分布。
用张丝将一多匝矩形线圈垂直悬挂于空隙中，在线圈下端装置了一平面小镜。
从光源发出的一束定向聚焦光首先投射在小镜上，反射后射到凸面镜上，再反射到长条平面镜上，最后反射到弧形标度尺上，形成一个中间有一条黑色准丝像的方形光斑。
当有微弱电流通过线圈时，此线圈（及小镜）在电磁力矩作用下以张丝为轴而偏转，于是小镜的反射光也改变方向。
这个反射光起了电流计指针的作用。
由于这种装置没有轴承，消除了难以避免的机械摩擦；又由于发射光线多次来回反射，增加了“光指针”的长度，使在同样转角下，“光指针针尖”（光斑）所扫过的弧长增加，所以这种电流计的灵敏度得到大大提高。
由此可知，光点式灵敏电流计是磁电式电表的一种。
因此，通过电流计线圈的电流Ig与线圈的偏角θ成正比，由图2.13.2可知，线圈（及小镜）的偏转角θ又与光斑的位移d成正比，所以，通过线圈的电流Ig与光斑的位移d成正比。
即Ig=Kd（2.13.1）式中的比例系数K称为电流计常数，单位是安培／毫米，也就是光斑偏转1毫米所对应的电流值，它的倒数：si?1d?（2.13.2）KIg称为电流计的电流灵敏度，显然，si越大（K越小），电流计就越灵敏。
实验五、灵敏电流计特性的研究灵敏电流计是一种用途十分广泛的高灵敏度的直读式磁电式仪表。
它常常用来测量微弱电流(10510~10--A)，如生理电流、光电流等。
还可用它来测量微弱电压（6510~10--V ），如温差电动势等。
正因为灵敏电流计有较高的灵敏度，所以常用它做为电桥和电位差计中的平衡指示仪（也称检流计）。
灵敏电流计在获得高灵敏度的同时，伴随带来了如何控制电流计指示迅速稳定和迅速回零的问题，因此，有必要了解灵敏电流计线圈在磁场中的运动特性，最佳工作状态，以及它的内阻和灵敏度等。
灵敏电流计的种类较多，现以常用的直流复射式检流计（AC15型）为例，了解灵敏电流计的基本构造、工作原理、主要参数的测定及正确使用方法。
实验目的（1） 了解灵敏电流计的构造和工作原理。
（2） 并观察在过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态。
（3） 掌握测定灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。
（4） 学习正确使用灵敏电流计的方法。
仪器和用具AC15型直流复射式灵敏电流计、ZX21直流电阻箱（2个）、DM －V 9数字电压表、BZ3标准电阻器（1Ω）、WYT －10直流电源、BX －7型滑线变阻器（0~100Ω）、双刀双掷开关(1个) 、单刀双掷开关（2个）、秒表（1块），fx-3600p 计算器。
实验原理一、 灵敏电流计的构造原理灵敏电流计的构造如（图1）所示。
它由一个多匝线圈和永久磁铁组成，线圈用上下两根很细且有弹性的金属丝（扁铍青铜丝），铅直悬挂在永久磁铁与圆柱形软铁所形成的匀强磁场的空隙中。
线圈可以以金属丝为轴转动，上下两根金属丝分别为线圈两端电流引入线，由于用金属丝代替了变通磁电式仪表线框上的转动轴和轴承，减少了摩擦，从而大大提高了灵敏电流计的灵敏度。
在灵敏电流计中，线圈通电转动的角度不用指针来指示，而采用光学放大的方法来指示，如（图2）所示，在线圈上端的金属丝装置了一个小平面镜M ，由光源S 向这小镜M 射来一束定向的聚焦平行光。
灵敏电流计的研究实验报告灵敏电流计的研究实验报告引言：电流计是电学实验中常用的仪器之一，用于测量电流的大小。
然而，传统的电流计在测量微弱电流时存在一定的局限性。
为了解决这一问题，本实验旨在研究并设计一种灵敏电流计，以提高对微弱电流的测量精度和灵敏度。
实验方法：1. 实验仪器及材料：本实验所需的仪器和材料有：电流源、灵敏电流计、导线、电阻器等。
2. 实验步骤：(1) 首先，将电流源与电流计连接，确保电路连接正确无误。
(2) 调节电流源的输出电流，使其逐渐增大。
(3) 记录下电流计的示数，并与实际电流进行对比分析。
(4) 将实验数据整理并绘制成图表。
(5) 分析实验结果，总结出灵敏电流计的特点和优势。
实验结果：通过实验测量和数据分析，我们得到了如下的实验结果：1. 灵敏电流计在测量微弱电流时表现出了较高的灵敏度和精度。
2. 与传统电流计相比，灵敏电流计在测量微弱电流时的误差较小。
3. 灵敏电流计的示数与实际电流呈现线性关系，符合电流计的工作原理。
实验讨论：1. 灵敏电流计的工作原理：灵敏电流计的工作原理基于电流通过导线时所产生的磁场对电流计的影响。
通过合理设计电流计的结构和材料，可以使其对微弱电流的变化更加敏感，从而提高测量的精度和灵敏度。
2. 灵敏电流计的优势：(1) 灵敏电流计能够测量微弱电流，对于一些需要高精度测量的实验和应用具有重要意义。
(2) 灵敏电流计的示数与实际电流呈现线性关系，使得测量结果更加准确可靠。
(3) 灵敏电流计具有较小的误差范围，能够提供更加精确的测量结果。
实验结论：通过本实验的研究，我们成功设计并测试了一种灵敏电流计，该电流计在测量微弱电流时表现出了较高的灵敏度和精度。
与传统电流计相比，灵敏电流计具有更小的误差范围和更高的测量精度，适用于需要高精度测量的实验和应用中。
灵敏电流计的研究和应用有助于提高电学实验的准确性和可靠性，对于推动科学研究和技术发展具有重要意义。
结语：本实验通过设计和测试灵敏电流计，研究了其在测量微弱电流时的性能和优势。
实验七灵敏电流计特性的研究实验七灵敏电流计特性的研究一、实验目的1.了解灵敏电流计的基本结构和基本原理,学习其使用方法。
2.测定灵敏电流计的电流常量、内阻和外临界电阻，掌握控制其工作状态的方法。
二、实验原理1、灵敏电流计的基本结构灵敏电流计是一种高灵敏度的测量仪表，它的基本结构如图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的径向磁场，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的进出引线，还作为线圈旋转的转轴。
当线圈通有电流时，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的弹性扭力矩。
在偏转角为时，磁力矩和弹性扭力矩相等，线圈就达到平衡。
在悬丝上粘附一面小圆镜，它把光源射来的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，反射光的光标位于弧形标尺的“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，电流的大小与光标偏转的长度成正比，即（30-1）式中比例常量称为灵敏电流计的电流常量，它在数值上等于光标移动一个单位长度时所通过的电流。
在国际单位中，其单位为安[培]每毫米，记为。
电流常量的倒数称为灵敏电流计的灵敏度,记为。
显然灵敏度愈大，灵敏电流计就愈灵敏。
2、线圈运动的阻尼特性在使用灵敏电流计时，我们常会看到，当通过灵敏电流计的电流发生变化时，光标会摆动很久才逐渐地停在新的平衡位置上，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，它的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的阻尼问题。
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，相应的感应电流与磁场相互作用而产生阻止线圈运动的电磁阻尼力矩，它的大小与回路的总电阻（电流计内阻与外电阻之和）成反比，即（30-2）由上式可见，通过调节外电路电阻的大小，就可控制阻尼力矩的大小，从而控制线圈的运动状态。
选六灵敏电流计的研究一、目的要求通过测量灵敏电流计的电流常熟、内阻、临界阻尼等对电流计的构造、运动状态等有所了解。
要求达到：1．了解灵敏电流计的构造；2．把握操纵灵敏电流计运动状态的方式；3．学会等偏转法测量光电检流计的内阻和电流常熟；4．会依照光电的运动状态来测定外临界阻尼；5．熟悉用最小二乘法处置实验数据。
二、仪器设备光点检流计、伏特计、滑线变阻器、标准电阻、稳压电源、停表。
三、原理灵敏电流计是一种用来测量微弱电流（10-6~10-9A）的高灵敏度仪表，经常使用作检流计。
1．构造灵敏电流计是磁电式仪表。
用金属丝E（称为张丝）绷紧可转动线圈。
由于用张丝代替了一般的转轴和轴承、曲调了机械摩擦，使电表的灵敏度大大提高。
在动圈上固定有小镜m （见图1）它把装在电流计前部小灯泡射来的光反射到标尺上并形成一个光斑。
当电流流进线圈时线圈带动小镜转动。
设转角为α（见图2）反射光线将转过2α角，光斑在标尺上移动距离n=2lα(l为小镜m至标尺的距离)由n可测出电流的大小。
由于用没有重量的光指针代替一般电表的金属指针，相当于大大加长了指针的长度，进一步提高了电表的灵敏度。
这确实是“光电检流计”。
n用毫米作单位，它正比于流过线圈的电流I=kn，称k为电流计常数，单位是A/mm，即光移动1mm所对应的电流数值，一样由制造厂家给出。
k的倒数S=1/k称为电流灵敏度。
图1 图2 2．电流计的运动状态：灵敏电流计可动部份的运动特性（可动部份的阻尼情形）与它是不是能迅速、准确地读取示值是紧密相关的。
在高灵敏度的磁电式检流机种，由于需要匝数多的动框和小的空气隙，必需采纳无骨架的动框，可动部份的阻尼作用只有动框来担任。
这时在某些条件下它能保证有良好的阻尼，但在另一些条件下阻尼并非好。
为了研究在各类利用条件下见流计的状况，必需间就他的可动部份在运动进程中的情形。
依照研究结论，在实际利用检流计时刻以加接一些外部线路，利用点磁阻尼来操纵线圈的运动状态，使光斑能迅速停在平稳位置上，缩短了念书时刻。
灵敏电流计特性的研究 - 基础物理实验
灵敏电流计是一种用于测量电流的仪器，它具有高精度、高稳定性、高灵敏度和高分
辨率等优点。
在现代物理实验和工业生产中，灵敏电流计被广泛应用于测量微小电流、交
流电流和高频电流等。
本文将探讨灵敏电流计的特性和应用。
首先，灵敏电流计的灵敏度是指在一定量级范围内，它能够检测到微小电流的能力。
灵敏度越高，表示电流检测的精度越高。
灵敏电流计的灵敏度与其内部电路和材料的特性
有关。
一般来说，灵敏电流计采用的是高阻抗的电路，能够避免电流损失和热噪声的产生，从而提高灵敏度。
其次，灵敏电流计的分辨率是指能够识别的电流变化最小值。
分辨率越高，表示可以
检测到更微小的电流变化。
灵敏电流计的分辨率与其信号处理电路和显示器的性能有关。
一般来说，灵敏电流计采用的是差动放大电路，能够提高分辨率，同时使用数字显示器能
够显示更精细的电流数值。
再次，灵敏电流计的响应时间是指检测到电流变化后所需的时间。
响应时间越短，表
示检测速度越快。
灵敏电流计的响应时间与其内部电路和传感器的特性有关。
一般来说，
灵敏电流计采用快速响应的传感器和电路，能够在很短的时间内检测到微小电流变化。
最后，灵敏电流计的应用范围非常广泛。
在实验室中，灵敏电流计可用于测量光电效
应中产生的微弱电流、半导体器件中的电子漂移电流、化学分析中的电化学反应电流、生
物学中的心电图信号等。
在工业生产中，灵敏电流计可用于检测电子器件中的故障电流、
电力系统中的泄漏电流和磁化电流、医疗设备中的生物电流等。
实验十一灵敏电流计特性的研究灵敏电流计是一种灵敏度很高的磁电式电流表，常用作检流计，如作为电桥、电位差计中的示零器，用来检测闭合回路中的微弱电流（约10－6—10－10A）或微弱电压（约10－3—10－6V），如光电流、生理电流、温差电动势等。
它分指针式和光点反射式两种，光点反射式的电流灵敏度高于指针式电流计。
本实验研究的是光点反射式灵敏电流计。
1、教学目标（1）了解灵敏电流计的基本结构和工作原理；（2）掌握测量电流计内阻和灵敏度的方法。
（3）学习正确使用灵敏电流计。
2、教学重点、难点（1）灵敏电流计的基本结构和工作原理；（2）测量电流计内阻和灵敏度的设计意图和接线；（3）线圈的阻尼运动规律，并观察过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态。
3、实验室提供的仪器和用具直流复射式检流计（AC15/4型）；直流电阻箱2个（ZX21型；直流电压表（0.5级，0~15，3，7.5, 15V）；标准电阻器（0.1级，1Ω）；双路直流电源（YB1713型）；秒表；变阻器（1.9k，0.3A）；双刀双掷开关；单刀双掷开关；单刀开关（单刀单掷，用做检流计阻尼开关）；14-16根导线。
4、实验原理讲解概要教材p 114-1214.1 光点反射式灵敏电流计的基本构造与主要参数问题1灵敏电流计为什么“灵敏”光点式灵敏电流计的结构如图1所示。
在永久磁铁之间有一圆柱形软铁芯，使空隙中的磁场呈辐射状分布。
用张丝将一多匝矩形线圈垂直悬挂于空隙中，在线圈下端装置了一平面小镜。
从光源发出的一束定向聚焦光首先投射在小镜上，反射后射到凸面镜上，再反射到长条平面镜上，最后反射到弧形标度尺上，形成一个中间有一条黑色准丝像的方形光斑。
当有微弱电流通过线圈时，此线圈（及小镜）在电磁力矩作用下以张丝为轴而偏转，于是小镜的反射光也改变方向。
这个反射光起了电流计指针的作用。
由于这种装置没有轴承，消除了难以避免的机械摩擦；又由于发射光线多次来回反射，增加了“光指针”的长度，使在同样转角下，“光指针针尖”（光斑）所扫过的弧长增加，所以这种电流计的灵敏度得到大大提高。
灵敏电流计特性研究
1153605 程锋林 物理科学与工程学院
灵敏电流计是一种测量微小电流的直读式磁电仪表，由于它用细而且弹性极好地金属丝悬挂线圈代替了传统的游丝弹簧，所以能够大幅度的减少轴承摩擦，提高仪器灵敏度（一般可响应的电流为A 10~106-10-）。
在实际应用中，它常常被用来测定光电流、生物电流或者是精密电桥、电势差计的指零仪器。
因此，掌握灵敏电流计的构造原理和运动的阻尼特性是具有极大地实际意义的。
【目的】
1、了解灵敏电流计的原理和构造；
2、测定灵敏电流计的内阻和电流计常数；
3、观察灵敏电流计的运动状态与外电阻的关系。
【实验原理】
一、灵敏电流计的构造：
灵敏电流计的构造如下图所示：
在极细并富有弹性的金属丝上面悬挂着小镜子M O 和线圈C ，当线圈通有电流时，线圈所受到的磁力矩M 1和金属丝的扭力矩M 2平衡时，线圈将偏转一个角度，有以下关系：
g I BS N M 111= （1）
θD M -2 （2） 021=+M M （3）
由以上三式可知：
θ1
1BS N D
I g =
（4） 对于小镜子M O 在这个结构中发挥的作用，可从下面这个图中看出： 做工时可以把α角做得很小，此时小镜子到读数尺的距离为
L ，可以有如下的近似关系：
()L d
=
≈=+θθαθ22tan 2tan （5）
由（5）式和（4）式消去角度可得如下结论：
Kd d L
BS N D
I g ==
112 （6）
上式中的K 就是灵敏电流计的电流计常数，K 的倒数S 1称为电流计的灵敏度。
而K 和S 1仅仅取决于电流计的各个结构参数。
并且注意到，当入射光线到达读数尺之前经过了多次反射，可以进一步提高电流计的灵
敏度，这个时候的灵敏电流计称之为复射式灵敏电流计。
它的灵敏度比通常的灵敏电流计更大。
二、灵敏电流计的阻尼特性：
灵敏电流计由于采用的是悬挂式的线圈结构，所以摩擦阻尼变得特别小，在读书的
过程中，有时候会需要很长的时间停下来，所以需要注意灵敏电流计的阻尼特性。
在线圈运动的过程中，竖直的两边切割磁感线，产生感应电动势，这将会在回路情况下产生电磁阻尼。
通过线圈的电流大小为：
dt
d R R NBS R
i out g θ
ε
+=
=
（7）
所受到的电磁阻尼矩为：
()()
dt
d R R
NBS iNBS M out g
θ
⋅
+=
=2
3 （8） 由上式可见，电磁阻尼矩总是可外电阻有关的，因此，可以利用这一点在实际实验中让灵敏电流计指针迅速停下来。
可以发现，当外电阻为某个临界电阻值的时候，电磁阻尼矩在某个适当值，会使得指针迅速停下来（曲线Ⅲ）。
如果阻尼矩稍大，线圈将缓慢的趋于平衡（曲线Ⅱ）；如果阻尼矩稍小，线圈将在平衡位置附近来回震荡（曲线Ⅰ）。
如右图所示：
因此，实际中只需要选择合适的外电阻，使得电磁阻尼矩处于曲线Ⅲ所示的临界状态即可。
灵敏电流计都装有零点调节旋钮，调零时，它能保证
电流计在水平位置向任何方向偏离不超过50时将光斑调整到标尺的零点上。
三、实验测量原理：
实验电路图如右图所示：
满足实验参数的条件下，有如下结论： 数字式电压表示数ac U U =，并且
U U bc 1000
1
=。
流过灵敏电流计的电流：
Kn R R U I g
=+⋅=
10001 （9） 在（9）式中，除了电流I 之外，有待测的内阻g
R 和电流计常数K 、的是可以从电表上读出来
和、n R U 。
所以利用（9）式即可测量出待测的内阻g R 和电流计常数K
：
212112U U R U R U R g --=
和g
R R U
n K +⋅
=10001 （10）
【仪器与器材】
AC10/2型直流光点反射式检流计、滑线变阻器、电阻箱、直流稳压电源、数字式电
压表、1Ω标准电阻等。
【实验内容】
1、测定灵敏电流计的内阻Rg 和电流计常数K ：
调整实验参数为：Ω±=Ω±=≤0001.00000.1,1999,1b a R R V E ，K 2合向1，记录
不同数字式电压表读数U 时候的R 值，保持电流计始终偏转在mm n 50=这同一个位置。
记录实验数据如下：
电压表读
数U 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.220 0.240 0.260 0.280 0.300
R 值
27.4
34.1
39.1
46.2
52.3
95.4
106.5 119.6 131.5 142.8
利用计算机算得如下的内阻值和电流计常数K ，
取第i 组和第i+5组数据计算内阻和电流计常数K 列表如下：
计算内阻的不确定度为：
5.39=x
电压表读数
U 0.110
0.120 0.130 0.140 0.150
0.220 0.240 0.260 0.280 0.300 R 值 27.4 34.1 39.1 46.2 52.3 95.4 106.5 119.6 131.5 142.8 内阻
40.6
38.3
41.4
39.1
38.2
0 0 0 0 电流计常数
K
3.24E-08 3.31E-08 3.23E-08 3.28E-08 3.31E-08
()2
1
∑=-n
i i
x x =8.108，
()
=--=∑=n
i i
x x n S 1
211 1.423727502， 忽略仪器的不确定度，则：
4.1==S U
%100⨯±
=x
U
E r =3.5%， 即所测得内阻为：
()%5.3,4.15.39±=Ω±=r g U R
计算电流计常数K 的不确定度为： 000179717
.0=x ， ()
2
1
11∑=--=
=n
i i x x n S U = 4.14144E-10， %02.0%100=⨯±
=x
U
E r ， 即所测得电流计常数K 为：
79.1=K E-4A/mm
2、观察灵敏电流计的运动状态与外电阻之间的关系：
分别取0,,4,===∞→R R R R R R c rt c rt 时候的光点返回零点的运动状态。
实验记录相应的试验参数下光点返回零点的运动状态如下：
∞→R
37.80s crt R R 4= 42.20s crt R R =
27.30s 0=R
36.20s
由上表可看出，当crt R R =时，光点归零的时间明显比其它时候小，说明此
时的电磁阻尼发挥了作用。
3、用替代法测量灵敏电流计内阻：
实验用另一个检流计指示电流，当开关分别打在电阻箱和待测电
流计的通路上始终使指示电流计的指针偏转在50mm 处时，可认为此时的电阻箱阻值等于待测电流计内阻。
实验测得：Ω==6.34``R R g ，标称值Ω=350g R 计算百分差：%1000
0⨯-=g g R R R E =1.1%
【思考题】
1、如何利用灵敏电流计测量高电阻值电阻？画出电路图，并导出测量公式。
答：测量电路图如右图所示： 实验时候需要先知道电压表的内阻和灵敏电流计的内阻，这两个数据都可以从电表上清楚的读出来，电流表A 负责测出流过左边并联系统的总电流：
g V X
V R R U R U +=
（a) g
X
X I I U R -=
（b)
由以上两式导出高电阻的阻值：
V
g V g X R R R I I U
R +⋅
-=。
