检流计的特性实验报告

检流计的特性实验简介检流计是磁电式仪表，它是根据载流线圈在磁场中受到力矩而偏转的原理制成的。

普通电表中线圈是安放在轴承上，用弹簧游丝来维持平衡，用指针来指示偏转。

由于轴承有摩擦，被测电流不能太弱。

检流计使用极细的金属悬丝代替轴承悬挂在磁场中，由于悬丝细而长，反抗力矩很小，所以有很弱的电流通过线圈就足以使它产生显著的偏转。

因而检流计比一般的电流表灵敏的多，可以测量微电流（10-7~10-10A）或者微电压（10-3~10-6V），如光电流、生理电流、温差电动势等。

首次记录神经动作电位，就是用此类仪器实现的。

检流计的另一种用途是平衡指零，即根据流过检流计的电流是否为零来判断电路是否平衡，它被广泛使用在直流电桥和电位差计中。

本实验的目的就是为了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图1 检流计结构图2 检流计读数装置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：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。

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。

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2α,光标在标尺上移动的距离（格）为L n α2=，L 为小镜到标尺的距离。

2. 检流计的工作原理当被测电流I G (或电压)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。

由于磁场是辐射状的，因此手里的动圈不管偏转到什么位置，B 的方向总与l (即I G )的方向垂直，那么N 匝载流动圈受到的总磁力矩为M = N B I G S= G I G (1)其中S 为动圈面积，G = N B S 为检流计的结构常数。

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Ig=Kd （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。

实验报告-检流计
摘要：本文对检流计进行了实验检测，通过改变原点位置及测量实验液体不同流量，检测了检流计的性能。

结果表明，检流计在不同条件下具有良好的测量性能，测量结果与理论值的差值在允许误差范围内。

1. 实验介绍
检流计是一种简单的流量测量仪器，可以在液体管道系统中测量流量。

它的工作原理是通过瞬时变化的流体压力来推算瞬时流量。

实验是在常压、常温条件下，通过将检流计的原点位置调整到不同位置，然后测量液体不同流量时，检流计测量结果是否与理论值一致，从而确定检流计的性能，为更好地应用检流计提供参考。

2. 实验过程
（1）实验环境检查：检查实验室的空气温度、湿度、气压，确保室内空气清新、室内温度稳定，压力属性为常压。

（2）实验仪器检查：检查检流计管道连接状态，判断检流计各零部件是否完善、是否有毛刺或污垢等缺陷，确保测量精度。

（3）实验管路检查：检查实验管路液体通畅、接头是否牢固，以便实验中保证实验流量一致。

（4）实验试验：将检流计的原点位置调整到不同位置，然后通过加入不同的实验液体，通过检流计的测量结果来比较理论值，确定其测量性能。

综上，本文通过实验，结果检验了检流计的性能，可为应用检流计提供参考。

检流计的特性研究实验实验总结
本次实验是对检流计的特性研究实验。

实验的目的是了解检流计的功能和特性，并验证他们的准确性。

实验过程中，我们使用了不同类型的检流计，如球形检流计、V型检流计和椭圆形检流计，测量了一定范围内的流量，并通过实验数据比较检流计的准确性和精度。

实验结果表明，不同类型的检流计的精度有所不同。

球形检流计的精度最高，其流量读数与实际流量之间的误差在1%
以内。

V型检流计的精度较低，其流量读数与实际流量之间的误差在3%以内。

椭圆形检流计的精度最低，其流量读数与实
际流量之间的误差在5%以内。

此外，实验还发现各种检流计在测量不同流量范围时，精度也有所不同。

球形检流计在低流量范围时精度较高，而在高流量范围时精度较低；V型检流计在低流量范围时精度较低，而在高流量范围时精度较高；椭圆形检流计在低流量范围和高流量范围时精度均较低。

总之，本次实验证明不同类型的检流计在测量流量时的精度是不同的，其精度受流量范围的影响也有所不同。

此外，实验结果表明，球形检流计的精度最高，其流量读数与实际流量之间的误差在1%以内，而椭圆形检流计的精度最低，其流量
读数与实际流量之间的误差在5%以内。

因此，在应用检流计时，应根据实际情况选择合适精度的检流计，以满足测量要求。

实验名称:检流计的特性实验目的: 为了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:磁电式检流计的结构检流计由三部分组成：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。

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。

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工作原理当被测电流I G (或电压)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B 的作用, N 匝载流动圈受到的总磁力矩为G G M NBI S GI == G = N B S 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G NBI S =W αW 为悬丝的扭转系数，偏转角α的大小由读数装置读出，n = 2L α则n C n L NBSL W I I G⋅=•=212即 n I NBSL W C G I ==2C I 称为检流计的电流常数或分度值，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C I 。

灵敏度S IG I I I n C S ==1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⎪⎭⎫ ⎝⎛-dt d D α和电磁阻尼力矩⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-dt d R R G G α2，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JGI G =++αϖαβα22&&& β称为衰减系数，ϖ为固有角频率测量电路电流常数 ()1010R R R nR R V n I C kp G G I ++== 电压常数 ()1010R R n R V n V C G I +==。

实验内容：本实验采用AC15/2型光标式检流计，固定分压电阻箱，电阻箱，滑线变阻器，15V 稳压电源，伏特计，单刀开关、双刀换向开关、压触开关，秒表。

按照图 4 接好线路，取01/R R 为1比1000左右 的比例。

将检流计上的开关拨到“直接”档。

1．观察检流计运动状态并测量临界电阻。

合上开关K 1,调节变阻器R 使得光标偏转至60mm,断开K 1使检流计处于测量状态。

(1) 根据临界阻尼的工作状态要求，测量临界电阻Rc 。

(2) 选取R kp 分别为临界电阻的31、21、1、2、3倍时，判别检流计的运动状态，测出光标第一次回到自然平衡位置(零点)的时间和最终达到平衡位置的阻尼时间（每种状态测两次）。

在上述操作中，选取合适的R 0/R 1,使得光标偏转60mm 。

2．测量检流计的电流常数C I 和电压常数C V 。

(1) 选择R kp = Rc,使检流计工作在临界状态，选择合适的R 0/R 1,调节滑线变阻器R ，使光标n=60mm,记下对应的刻度n 1和电压V 01,然后将开关K 2迅速倒向，记下反方向偏转n 1’。

(2) 调节变阻器R,使得光标每次减少5mm,重复(1)的步骤，得到一组n i 、n i ’和V 0i 的数据。

由平均值做出n-V 曲线，求出K=∆n/∆V ,带入(15)和(17),计算C I 和C V 。

3．测量阻尼时间Tc阻尼时间Tc 是指在临界状态下，检流计从最大偏转位置(如60mm)到达稳定平衡位置需要的时间，断开开关K 1,测量三次Tc 。

4．测自由震荡周期自由震荡周期,是指检流计无阻尼的振动周期,使光标偏满后,切断,用秒表测三个全振动三次.5．根据步骤2的数据，求最大偏转(60mm)时的I IC C ∆和VV C C ∆。

注意事项：1. 检流计不能移动，且只能在直接档调零，不能在短路档调零，否则会造成仪器的损坏。

2. 保持=比较合适，实验现象易于观察。

3. 实验中只有两个电阻箱，由于阻值处于不同数量级，相差较大，故可合用一个电阻箱。

实验报告系别:011 姓名:张弢学号:PB06210013实验题目：检流计的特性实验目的：本实验的目的就是为了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。

实验数据分析：1.检查检流计的运动状态表一、检流计的运动状态数据结论：从测试数据可以看出，当c kp R R <时，检流计第一次回到平衡位置所用时间和最终到达平衡位置所用时间几乎相等，且都比较长，属于过阻尼运动状态；随着kp R 得增大，两个时间都在减小，当c kp R R =时，最终回到平衡位置所用时间最短，属于临界阻尼状态；随着kp R 的进一步增大，当c kp R R >第一次回到平衡位置的时间仍在减小，但最终回到平衡位置的时间在增加，属于欠阻尼状态。

2.测量检流计的电流常数I C 和电压常数V C102030405060708090100102030405060Voi/mV图一、V n --曲线由图得： 0.696/K mV = 81010.91.60*10/()0.696*90000*(488510.9)G I G KP I R C A m n KR R R R -====++++51010.9 1.44*10/()0.696*(90000.90.9)G V V R C V m n K R R -====++ 3.求C KP R R 21=和C R 2及满偏为60mm 时的I C 和V C当C KPR R 21=时，58.360.059.10.5912n cm m +=== 801010.88*0.9 3.14*10/()0.591*90000.9*(48425.50.9)G I G KP I V R C A m n nR R R R -====++++501010.88*0.9 1.49*10/()0.591*(90000.90.9)G V V V R C V m n n R R -====++当C KP R R 2=时，60.062.261.10.6112n cm m +=== 80101 3.58*0.9 3.35*10/()0.611*90000.9*(4817020.9)G I G KP I V R C A m n nR R R R -====++++50101 3.58*0.9 5.86*10/()0.611*(90000.90.9)G V V V R C V m n n R R -====++误差分析：1. 外界环境非常容易对检流计造成干扰，比如轻微振动或者实验台受压，都会使光标的平衡位置发生偏移，从而造成误差；2. 用秒表计时的时机，也会影响实验结果。

实验题目：检流计特性实验目的：了解磁电式检流计的结构、原理和运动规律，测量临界电阻，通过测定它的灵敏度和内阻学习正确使用的方法实验内容：按照图 4 接好线路，取01/RR 为1比1000左右 的比例。

将检流计上的开关拨到“直接”档。

1．观察检流计运动状态并测量临界电阻。

合上开关K1,调节变阻器R 使得光标偏转至60mm,断开K1使检流计处于测量状态。

(1)根据临界阻尼的工作状态要求，测量临界电阻Rc 。

(2)选取Rkp 分别为临界电阻的31、21、1、2、3倍时，判别检流计的运动状态，测出光标第一次回到自然平衡位置(零点)的时间和最终达到平衡位置的阻尼时间（每种状态测两次）。

在上述操作中，选取合适的R0/R1,使得光标偏转60mm 。

2．测量检流计的电流常数CI 和电压常数CV 。

(1)选择Rkp= Rc,使检流计工作在临界状态，选择合适的R0/R1,调节滑线变阻器R ，使光标n=60mm,记下对应的刻度n1和电压V01,然后将开关K2迅速倒向，记下反方向偏转n1’。

(2)调节变阻器R,使得光标每次减少5mm,重复(1)的步骤，得到一组ni 、ni’ 和V0i 的数据。

由平均值做出n-V 曲线，求出V,∆n/∆K=带入(15)和(17),计算CI 和CV 。

3．测量阻尼时间Tc阻尼时间Tc 是指在临界状态下，检流计从最大偏转位置(如60mm)到达稳定平衡位置需要的时间，断开开关K1,测量三次Tc 。

4．根据步骤2的数据，求最大偏转(60mm)时的II C C ∆和VV C C ∆。

5．测量Rkp= 0.5Rc 和2Rc 及满偏60mm 时的CI 和CV 。

数据处理及结论：实验仪器参数：检流计：AC15/型；满偏刻度为60mm ； 伏特表：D31-61型；量程7.5V ；电阻箱：ZX21型；0R 使用旋钮个数2个，kp R 使用旋钮个数6个； 1． 观测检流计的运动状态临界阻尼电阻Ω=k R c 3.8 检流计内阻Ω=30g R （1） 测量临界阻尼所得数据如下R分别为临界电阻的1/3、1/2、1、2、3倍时，判别检流计的运动状态，测出光标第一次（2）选取kp回到自然平衡位置(零点)的时间和最终达到平衡位置的阻尼时间:2．测量检流计内阻R GR G=30Ω3．测量检流计的电流常数C I和电压常数C V（1） 选择R KP =R C ,使检流计工作在临界状态，选择合适的R 0/R 1,调节滑线变阻器R ，使光标n=60mm ，记下相应的刻度n1和电压V 01，然后将开关S2迅速倒向，记下反向的偏转n1’（2） 调节变阻器R ，使光标一次减少5mm ，重复步骤（1），测得数据如下表：n 左0=0mm , n 右0=1mm 所以)1'(-+=i i i n n n（3） 由i n 作出n-V 曲线如下V 0i /Vn-V 曲线图由图可得斜率K=0.0651电流常数)(1083.1)60.834030(600000651.06)()(171011010--⋅⨯=++⨯⨯=++=++=mm A R R R kR R R R R nR R V C kp G kp G I电压常数)(1054.1)660000(0651.06)()(131011010--⋅⨯=+⨯=+=+=mm V R R k R R R n R V C V4． 求最大偏角的I IC C ∆和VV C C ∆ V V 0375.05.71005.00=⨯=∆；0025.005.05.0=⨯=∆n ；%5.0=∆G G R R ，由实验室给定；电阻箱误差)005.0%1.0(Rm⨯+±=σ；1R 使用旋钮个数2个，0R 使用旋钮个数6个，kp R 使用旋钮个数5个；因此，2111100001099.38340306)83405005.0%1.0(30%5.0)62005.0%1.0()8340306(6)834030(60000600006005.0%1.00.600025.099.30375.0)(-⨯=++⨯++⨯+⨯+⨯++++⨯+++=++∆+∆+∆⋅++++∆+∆+∆=∆kpG kp G kp G kp G I I R R R R R R R R R R R R R R n n V V C C 210110100001098.3)62005.0%1.0()600006(660000660000600006005.0%1.00.600025.099.30375.0)(-⨯=⨯+⨯+++⨯+++=∆⋅+++∆+∆+∆=∆R R R R R R R R n n V V C C V V即最大偏角时II C C ∆=21099.3-⨯ P=0.99 VV C C ∆=21098.3-⨯ P=0.99 5． 测量R KP =1/2R C 和2R C 及满偏为60mm 是的C I 、C V（1） R KP =1/2R C =1/2*8340.0Ω=4170.0Ω（R0=60000Ω,R1=6Ω）测得数据如下表：电流常数 )(1002.4)60.834030(6000065.59601.2)(1101010--⋅⨯=++⨯⨯⨯=++=mm A R R R nR R V C kp G I电压常数 )(1037.3)660000(65.59601.2)(161010--⋅⨯=+⨯⨯=+=mm V R R n R V C V（2） R KP =R C =2*8340.0Ω=16680.0Ω（R0=60000Ω,R1=6Ω）测得数据如下表：电流常数 )(1057.1)60.834030(600000.46604.6)(1111010--⋅⨯=++⨯⨯⨯=++=mm A R R R nR R V C kp G I电压常数 )(1031.1)660000(0.46604.6)(151010--⋅⨯=+⨯⨯=+=mm V R R n R V C V误差来源分析及讨论：本实验的误差主要来源有如下述： (1) 实验操作中读数的误差； (2) 电压不稳定引起的外部误差；(3) 时间测量的误差，由于测量的时间相对较小，故对结果影响较大；(4) 实验中并非每次测量都调零，即使每次都调零，在测量中零位已经偏离，有误差； (5) 由于检流计线圈极细，本次实验极易为外界环境所干扰！思考题：1. 答：对I C 无影响，对VC 有影响因为I C 是与临界电阻无关的量，它是检流计的参数，只与检流计本身的构造有关（如磁感应强度、线圈匝数等）。