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三 发明了电流计（第1页）

三发明了电流计

1。对电流计介绍

简介

根据可动线圈的偏转量来测量微弱电流或电流函数电流计的仪器。最普通的电流计包括一个小线圈，悬挂在永磁铁两极之间的金属带上。电流通过线圈产生磁场，与永磁铁的磁场相互作用而产生转矩或扭力。线圈上连着一根指针或一面反射镜。线圈在转矩作用下旋转，旋转一定角度后与支撑部分的扭力相平衡。此角度即可用来度量线圈内通过的电流。角度用指针的转动或镜面反射光线的偏转来测定。

分类

圈转电流计

利用永久磁铁的磁场对载流线圈作用的原理制成的一种电流计。它的主要结构有固定的永久磁铁和活动的线圈。在图1中，动圈由悬丝（或带）悬挂，悬丝除了提供微小的恢复力矩外，还用作通入动圈电流的引线，动圈的另一引线是下螺旋，在动圈的上端装有反射小镜，利用它对光线的反射来指示活动部分的偏转。在距小镜一定距离处安装一标尺，由小灯产生的狭窄光束投向小镜，经小镜反射到标尺上，形成明晰的光标，以指示活动部分的偏转角。这种电流计的灵敏度很高，但极易受外界振动的影响，使用时应将它固定安装在稳固位置或坚实墙壁上，所以又称为墙式电流计。常用作灵敏电桥和电位计的平衡指示器。一般电桥上装的电流计，实质上是一个下标量值的圈转微安计。

冲击电流计

它的结构原理与圈转电流计相同，可用来测量微小短暂脉冲电流所迁移的电荷量。它被广泛应用于磁测量中，也可用于测量电容和高电阻等。冲击电流计可动部分的转动惯量较大，其自由振**周期较长，而脉冲电流通过的时间比电流计的振**周期短得多，可以认为脉冲电流全部流过电流计后，电流计才开始偏转。结果通过的脉冲电荷量正比于第一次最大的摆角。冲击电流计的技术特性一般用电荷量灵敏度（或电荷量常数，它等于电荷量灵敏度的倒数）和振**周期来说明。电荷量常数可达10-9库／分度，振**周期可达20～30秒。

光电放大式电流计

圈转电流计本身的结构特点和空气中布朗运动的影响，限制了灵敏度的提高。采用光电放大原理制成的光电放大式电流计可以使电流灵敏度进一步提高。其电流计常数达10-11安／分度，而且具有稳定可靠、使用方便等优点，目前在精密电测技术中已广泛应用。

电流灵敏度和电压灵敏度

电流灵敏度通常是以在标准镜尺距下单位被测电流给出的偏转格数来确定的，它说明圈转电流计的技术特性，它的大小与活动线圈所在处的磁场强弱和线圈面积、匝数及悬丝的弹性有关。电流灵敏度的倒数叫做电流计常数。电压灵敏度是指电流灵敏度和全临界电阻的比值。

电流计活动部分的运动特性

电流计的活动部分本身具有一定的惯性，在测量过程中它由运动状态到达最后的稳定位置需要有一个过程，这个过程通称为阻尼运运。在不同的阻尼情况下电流计的活动部分有不同的运动特性，其特性曲线在阻尼很小时，它将围绕最后稳定位置作减幅摆动，经过相当长的时间才

电流计

逐渐静止在最后稳定位置，称为欠阻尼运动；在阻尼很大时，则电流计活动部分将不摆动而缓慢到达最后稳定位置，这种状态是过阻尼运动；如果阻尼由小增大到某一数值时，活动部分以最短时间趋于终点而不越过终点位置，这种状态称为临界阻尼运动。电流计阻尼作用的强弱是和外接电路的电阻大小有关的，因为动圈在磁场中运动时由于切割磁感应线会产生感应电动势，引起与外接电阻大小有关的电流，它和永久磁铁的磁场相互作用产生阻尼力矩，使电流计正好工作在临界阻尼运动情况下的外接电阻的值，称为外临界电阻。电流计应该运用在临界阻尼或微欠阻尼情况下，否则应接入分流器或附加电阻以相匹配，但灵敏度会有所下降。

2。灵敏电流计的研究

灵敏电流计也叫直流检流计或检流计，是一种精确的磁电式仪表。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。普通电表中的线圈安装在轴承上，用弹簧游丝来维持平衡，用指针来指示偏转。而灵敏电流计则是用极细的金属悬丝代替轴承，且将线圈悬挂在磁场中，由于悬丝细而长，反抗力矩很小，所以当有极弱的电流流过线圈时，就会使它明显的偏转。因而它比一般的电流表要灵敏得多，可以测量10-6～10-11A范围的微弱电流和10-3～10-6V范围的微小电压，如光电流、物理电流、温差电动势等；电流计的另一种用途是平衡指零，即根据流过电流计的电流是否为零来判断电路是否平衡。

一。实验目的

1。了解灵敏电流计的结构和工作原理；

2。了解灵敏电流计的三种运动状态；

3。测定灵敏电流计的临界电阻，电流常数和内阻。

二。实验原理

1、灵敏电流计的构造

其结构主要分三部分：

磁场部分：有永久磁铁和圆形软铁芯。永久磁铁产生磁场，圆柱形软铁芯使磁铁极隙间磁场呈均匀径向分布，并增加磁极和软铁之间空隙中的磁场。

偏转部分：可在磁场中转动的线圈，它的上下用金属张丝张紧，张丝同时作为线圈两端的电流引线。由于用张丝代替了普通电表的转轴和轴承，避免了机械摩擦，电流计的灵敏度得以提高。

读数部分：有光源、小镜和标尺。小镜固定在线圈上，随线圈一起转动。它把从光源射来的光反射到标尺上形成一个光点，此部分相当于指针式电表中很长的指针。但是指针太长，线圈的转动惯量增大，灵敏度将下降。为了克服这样的缺点，采用光点偏转法，可使灵敏度进一步大幅度地提高。

有的灵敏电流计常采用多次反射式，使标尺远离电流计的小镜，ACl5型检流计就是此种灵敏电流计。

2、灵敏电流计的读数

当有电流通过灵敏电流计的线圈时，线圈受到电磁力矩作用而偏转。当电磁力矩与张丝的扭转反力矩相等时，线圈就停止在某一位置上，随之标尺上的光标将固定在一定的位置（例如在标尺的刻度d上）起一条"光线指针"的作用．而且，电流Ig与光标的位移d成正比，即

（1）

式中比例常数称为电流计常数；单位是A／mm，在数值上等于光点移动一个毫米所对应的电流。

3、线圈运动的阻尼特性