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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。
灵敏电流计特性的研究郭蒙蒙 王成园 太春慧 李静中国石油大学（华东） 理学院 应用物理学09-1班摘要：灵敏电流计存在三种运动状态，欠阻尼状态、过阻尼状态和临界阻尼状态。
根据临界阻尼状态来确定临界外阻，再根据可变电阻和电压的关系求出内阻。
关键词;灵敏电流计，阻尼运动，内阻，临界外阻，电流常数灵敏电流计也叫检流计，是磁电式仪表。
它和其它磁电式仪表一样都是根据载流线圈在磁场中受力矩作用而偏转的原理制成的，只是在结构上有些不同。
灵敏电流计的铭牌上一般都会标有临界外阻和内阻值，但是随着仪表的使用，会是阻值有些变化，运用实验所式的方法将临界外阻和内阻测出。
一、实验仪器AC15/3型直流复射式检流计、电源、电压表、滑线电阻器、标准电阻、电阻箱二个，单刀开关二个、导线等。
二、实验原理1. 灵敏电流计的结构[1]灵敏电流计主要由三部分组成，如图3-5-1和3-5-2所示。
⑴ 磁场部分：在永久磁铁的N 和S 极之间安装一个柱形软铁，使磁极与软铁柱缝隙里的磁场分布呈均匀辐射状。
⑵ 偏转部分：一个用细导线绕制的矩形线圈悬挂于磁隙间，并能以悬丝为轴转动。
悬丝是能导电的青铜薄带，具有良好的扭转弹性，悬丝的扭力矩很小（普通电表采用宝石轴承加游丝式结构，轴承存在摩擦力矩）。
上下悬丝各与线圈的导线两端接通。
⑶ 读数部分：一个小反射镜固定在悬丝线圈骨架下面，用它把光源射来的光反射到标尺上，形成一个光标进行读数，其等效指针长度达1米以上。
由于用扭力矩很小的悬丝代替了普通电表的一般游丝，减少了轴承摩擦，用光学指示替代了机械指针，使得电流计的灵敏度提高了几个数量级。
２. 灵敏电流计的工作原理[2]如图3-5-1所示，当有电流Ig 流过线圈时，根据电磁学原理，线圈所受的磁力矩为gB NSBI M =（3-5-1） 式中N 和S 为线圈匝数和截面积，B 为磁极与铁芯间隙中的磁感应强度。
同时，线圈偏转过程中受到悬丝产生的扭力矩（恢复力矩）的作用，其大小为θθD M -= （3-5-2）式中D 为悬丝的弹性扭转系数，负号表示线圈偏转角θ转向与M θ相反。
灵敏电流计特性研究【实验目的】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血和线圈C,当线 圈通有电流时，线圈所受到的磁力矩匾和金属丝的扭力矩匾平衡时， 线圈将偏转一个角度，有以下关系：M\=N\BSJ& (1) M.-DO(2) M,+M 2=O(3)由以上三式可知: 人= ---- 0 (4)* MBS 】对于小镜子Mo 在这个结构中发挥的作用：做工时可以把a 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:tan(2& + a) = tan 20 ^20 = —L由(5)式和(4)式消去角度可得如下结论:上式中的K 就是灵敏电流计的电流计常数，K 的倒数◎称为电流计的 灵敏度。
而K 和Si 仅仅取决于电流计的各个结构参数。
(5)2N、BsJ = Kd(6)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：.s NBS de”、R &+心八〃所受到的电磁阻尼矩为：EH诜右警(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1【）；如果阻尼矩稍小，线圈将在平衡位置附近来回震荡（曲线I ）。
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。
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。
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。
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
【实验目的】
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：
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：
①当(取等于仪器铭牌所标值的4倍)较大时，则较小，线圈作振幅逐渐衰减的振动，反映光标需经较长时间，才能停在平衡位置，越大，越小，振动时间也越长，这种状态叫做阻尼振荡，或叫欠阻尼状态，如图8-2中曲线I ．
②当较小时(取=1/)，则较大，线圈缓慢地趋向平衡位置，且不越过平衡位置，越小，则越大，达到平衡位置的时间也越长，这种状态叫做过阻尼状态，如图8-2中曲线Ⅱ． ③当适当时，(取=)，线圈能很快达到平衡位置，且不振动，这是前两种状态的中间状态，叫做临界状态，如图(8-2)中曲线Ⅲ，这时外电路的电阻值，叫做外临界电阻，理论和实际测量都证明，使灵敏电流计工作在略微欠阻尼状态，线圈趋于平衡位置所需时间最短，于是，在实际工作中，往往使外电路的电阻略大于．
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
外R 外临R P 外R P 外R 外R 外临R P 外R P 外R 外R 外临R 外R 外R 外临
R
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
阻g R 和电流计常数K ：
212
112U U R U R U R g --=
和g
R R U n K +⋅
=10001 （10） 当U1=2U2时,R g =R −2R 1−1
【实验仪器】
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。
【实验数据】
标称值Rg=34Ω，分度值3.4E -8 A ·mm -1
（一） U1(V)
R1(Ω)
U2(V)
R2(Ω)
Rg （Ω）
K/A ·mm -1 0.11 27 0.22 93.4 38.4 3.31E-08 0.12 33.9 0.24 106.1 37.3 3.32E-08 0.13 39.4 0.26 121.1 41.3 3.18E-08 0.14 45.7 0.28 133.1 40.7 3.20E-08 0.15
51.4
0.3
145.4
41.6
3.19E-08
Rg=39.9Ω；K=3.24E -08 A ·mm -1
单次测量,忽略a 类不确定度，B 类u b /b=0.1 U1=u b1=27*0.1%=0.03Ω 同理U2=u b2=0.04Ω U g1=√U12+U22=0.05
∴Rg=（38.4±0.05）Ω
阻值百分差E=13% 灵敏度百分差E`=5%
（二）回归法（作图法）
数据表相同
=621，截距a=−R g=−41.4。
得斜率b=R b
I g(R a+R b)
∴R g=41.4Ω；K=3.22E-8 A·mm-1
阻值百分差E=22% 灵敏度百分差E`=5%
（三）替代法
R=35.0Ω百分差E=2.9%
（四）观察灵敏电流计运动状态与外电阻的关系
R t(s)
R∞125
R=R临0.92
R=4R临 2.66
R=0 23
可以发现，在R∞和R=0时电流计指针归零所需时间远大于R R临时。
【误差分析】
出现问题：可发现替代法（三）中的结果与标称值较为接近，而（一）、（二）中实验结果与标称值偏差较大。
可能原因：1、分析电路图可发现测量电阻时，前者包含了单刀双掷开关的电阻，后者不包括。
在实验中，更换开关进行实验时，是有发现电流大小有较为明显的变化，猜测单刀双掷开关的电阻不可忽略。
同时，实验中闭合电流计两断开关（短接电流计）时，电流计示数不为0，猜测部分导线老化，电阻同样不可忽略。
所得电阻包含了这两部分的电阻，所以使结果偏大。
