电表内阻的测定研究

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1、电表内阻的测量研究【实验目的】学习测量电表内阻的测量方法(即半偏法，满偏法，伏安法，比较法，电桥法，替代法，补偿法)的实验原理和一些注意的问题，以及各种测量方法的优缺点。【实验原理】1、电表的结构和工作原理电表是实验中最常用最基本的仪器。口前我国高校电磁学实验中以磁电式电表为主，近年來又增添了数字式电表。随着实验设备的更新，电表数字化是一个发展方向。除以上两种电表外，还有电磁型、电动型以及静电型电表，此处只介绍常用的磁电式电表。磁电式电表简介：磁电式电表是在马蹄型永久磁铁的极掌屮间冇一圆筒形的空洞，里面有一长圆柱形软铁心，铁心外冇一长方形线圈，线圈上固定一指针，在指针的转轴上又连接有游丝。

2、当电流通过线圈时，线圈受到磁场力的作用而发生偏转，与此同时，和转轴相连的游丝产生反传力矩，当二力矩平衡时指针停止转动，指在一定的位置。与轴连接的游丝又做电流引入线圈的引线，与线圈相连的轴的两端轴尖支持在宝石轴承里，可自由转动。电表通电线圈所在的磁场是呈轴向辐射状磁场，故无论转到哪个方向，其所受力矩的大小是恒定的。这里主要以电流表为代表介绍其结构和工作原理。1.1电流表的结构屯流表又称“安培表”，如图1.1.1所示是电流表的外形结构。电流表是测量电路中电流大小的工具，在电路图中，电流表的符号为〃圈A直流电流表的构造主要包括:三个接线柱[有〃两种接线柱,如(+,-0・6,-3)或(-0.6,

3、3)],指针,刻度等(交流电流表无正负接线柱)，因为常用的表头主要出永磁铁和放入永磁铁磁场的口J以转动的线圈组成，并联一个分流电阻改装为电流表当线圈中有电流通过时，在电磁力作用下，线圈带着指针一起偏转正负极性接反，电磁力会反向，使得指针反向偏转，所以直流电流表有三个接线柱。图2电表的内部结构图1.1.2是电表的内部结构图，电流表内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个游丝弹簧，弹簧各连接电流表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于电流表的前端，有一个指针。当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转

4、，带动转轴、指针偏转。曲于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度來观察电流的大小。这叫磁电式电流表，就是我们平时实验室里用的电流表。1.2电流表的工作原理屯流表是跟据通屯导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。设导线所处位置磁感应强度大小为B,线框长为/、宽为d、匝数为〃，当线圈中通有电流/时•，安培力对转轴产生力矩：(1.2.1)其中安培力的大小为：F=nBIL(1.2.2)由1.2.1式和1.2.2式可知，安培力的力矩大小为：M}=nBILd(1.2.3)当线圈发生转动，不论通电线门转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，安培力的力矩不变。当线圈转过&角(指针偏角也为&)

5、时，两弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力矩册2。由材料性质知道，扭转力矩M2=k0(1.2.4)根据力矩平衡M}=M2(1.2.5)由1.2.4式和1.2.5式得出：&(1.2.6)nBLd其屮对同一个电流来说，k、n、B、L、d是一定的，因此I",所以通过偏角〃的值可以反映/值的大小，且电流刻度是均匀的。当0取最大值时，通过电流表的电流最大，称为满偏电流化，所以使用电流表时应注意不要超过满偏电流/o2、测量电表内阻的方法2.1半偏法测电表内阻半偏法测电表内阻是常用的测量电表内阻的方法之一，它又分为串联半偏法和并联半偏法。这里我们主要介绍并联半偏法。并联半偏法测电表内阻的电路如图2.1.1所示。

6、EK1图2.1.1并联半偏法测电表内阻图2.1.1是并联半偏法的电路，设电源电动势为E,将滑动变阻器&调到最人，断开&+&+厂K?,闭合匕，调节&使微安表满偏，然后合上《2,调节(使微安表半偏，此时可得到下而两个方程：(2.1.1)(2.1.2)其中是断开开关心时，，电路中的电流；/是闭合开关心时•，电路中的电流。二R此时通过微安表的电流为给因微安表和电阻心并联，做(2.1.3)解方程得:(2.1.4)二（尺+厂）尺2K&+厂—R,若/?,»R2,则R严R?。其方法误差：心需*=虽2.1.5)(2.1.6)(2.1.7)Rg/?]+厂一/?2&若/?,=101/?2,则R”R'i—R?10

7、0实验所需器材如表2.1.1所示表2.1.1实验仪器设备清单器材名称型号规格数量双路直流稳压电源HY1711-31开关2微安表C46-//A0〜50juA1旋转式电阻箱ZX210-99999.9QRo二(20土5)mQ2导线若干2.2满偏法测电表内阻满偏法测电表内阻的电路如图2.2.1所示。先将&调到最大，合上开关K”再调尺使得电表满偏，记下此时&的值，然后将凡调至最大，合上开关《2,将&变为处，调节■2心使得电表满偏，