笔下文学

三 发明了电流计（第2页）

当外加电流通过灵敏电流计或断去外电流使线圈发生转动时，由于线圈具有转动惯量和转动动能，它不可能一下子就停止在平衡位置上，而是要越过平衡位置在其附近摆动一段时间才能稳定，摆动时间的长短直接影响测量的速度。为此有必要了解影响线圈运动状态的各种因素。灵敏电流计工作时，总是由它的内阻Rg与外电路电阻R外构成闭合回路（电流计回路除Rg外的总电阻），控制R外的大小，就可控制电磁阻尼力矩M的大小，从而控制线圈的运动状态。

⑴欠阻尼状态：当R外较大时，感应电流较小，电磁阻力矩M较小，线圈偏离平衡位置后就会在平衡位置附近来回振动，振幅逐渐衰减，经过较长时间才能停在平衡位置。R外越大，M越小，线圈振动次数越多，回到平衡位置所需的时间就越长。

⑵过阻尼状态：当R外较小时，感应电流较大，电磁阻力矩M较大，线圈偏离平衡位置后会缓慢地回到平衡位置，但不会越过平衡位置。

利用此特性，将一个电键与电流计并联，当电流计光标运动到平衡位置附近时，将电键按下，电流计光标即可迅速停在平衡位置，这样方便了我们的调节。这个电键叫阻尼电键。灵敏电流计面板上的"短路"档，就是这样的阻尼电键装置。

⑶临界阻尼：当R外适当时，线圈偏离平衡位置后能快速的正好回到平衡位置而又不发生振动，临界阻尼状态的外电阻称为电流计的临界阻尼电阻Rc。

显然，电流计工作在临界状态时，最有利于观察和读数。

4、灵敏电流计面版图

其使用方法和注意事项分述如下：

⑴待测电流由面板左下角标有"+"和"-"的两个接线柱接入，一般可以不考虑正负。

（2）实验时，先接通AC220V电源，看到光标后将分流器旋钮从"短路"档转到"×1"档，看光标是否指"0"，若光标不指"0"，应使用零点调节器和标尺活动调零器把光标调到"0"点。若找不到光标，先检查仪器的小灯泡是否发光，若小灯泡是亮的，轻拍检流计，观察光标偏在哪边，若偏在左边，逆时针旋转零点调节器；若偏在右边，则顺时针旋转零点调节器，使光标露出并调整到零。

（3）×0。1，×0。01档：检流计分流器的主要作用是改变测量的灵敏度，它通过分流电阻改变可测电流的范围，即改变了灵敏度。

（4）当实验结束时必须将分流器置于"短路"档，以防止线圈或悬丝受到机械振动而损坏。

5、装置介绍

实验电路示于图6。电源E经两次分压后，在一个小电阻R。上得到微弱电压V。。通过电流计的电流为，其中Rg为电流计的内阻。当时，可得Ig的表达式为（V为电压表读数）：（2）

图6实验电路图

三、实验内容

（一）观察欠阻尼运动

1．开关K1、K2预先断开，按图6联接电路，电路中的小电阻RO=5欧，R2的值先取为外临界电阻RC（由仪器铭牌上读取）的4-5倍。R1=15000欧，E=1。5V。并调节R使电压表读数为零，请老师检查电路后方可接通电源。

2．电流计应水平放置，使电流计内悬丝垂直，以保证转动时不会与旁边的磁极和柱形软铁发生摩擦和相碰。调整光标与标尺的零点重合。

3．接通开关K1，再接通开关K2。调节R以缓慢增大电压表读数，同时观察光标的移动，直至大约偏到40mm。断开K2；观察光标的运动，记录R2及光标振动的最大振幅。反向接通K2，重复前述观察。改变R2，重复前述观察。

（＝）测定外临界电阻RC

将电压表读数调到零，调小R2，同时每次都调节R，使光标约位于40mm，断开K2，观察振动情况（限于标尺的一边），直至R2减小到刚能使光标不发生振动，即光标很快地回到零点又恰好不能超过零点时的临界阻尼状态。记录此时的R2，得外临界阻尼电阻RC=R2十R0。

由测得的RC及Rg计算电流计的全临界电阻RW=RC+Rg。（使用电流计时，如果情况许可，调节外电路的电阻使全临界电阻提高到1．1RC）。

（三）用半值法测定电流计的内阻。

1．调节电压表读数至零值，R2调到零，断开K2，静等约3分钟后，记录电流计的零点读数d0；闭合K2，再缓慢增大电压表指示值，使电流计的光标偏转40mm左右，静等约3分钟后，记录电流计的读数d；即表示R2=0时通过电流计的电流。

2．保持其他不变，只增大R2，直至增大到能使电流减小到原电流的一半，即／2。记录此时的的值，即电流计的内阻Rg。

必须指出，只有在（R2十Rg）》RO以及通过电流计的电流变化（由d。→d。2）对v。的恒定值影响甚小时，所测得的Rg值才足够正确（这样，R1是大点还是小点好？）。

（四）测定电流计的电流常数Ki

1．将R1调到外临界电阻RC的数值。调大电压表的读数，使电流计的光标偏到满刻度的23（或附近一个整数）。记下此时的电压表读数V以及R1、RO和光标的偏转d1（对于零点在标尺中央的电流计，为消除悬丝左、右扭转时的不对称，需要将双极转换开关K2反向，再读出光标在零点另一侧的偏转d2，然后求偏转的平均值）。

2．由式（2）算出Ig，再由式（1）计算Ki（式中d可用dl或d2的平均值），其中Ig及d的单位分别用安及毫米。

注意：

1．电流表的线圈及悬丝很精细，应注意保护，不容许过重的振动和过份的扭转。不要随意搬动电表，非搬不可时，必须使电流计短路，轻拿轻放。发现光标不动或偏离正常零点过大时，应请教师指导解决。

2实验过程中，电路调节应仔细进行，不要使光标偏转超过标尺。

3．搁置不用时，应将电流计短路。