灵敏检流计的研究
物理实验中心
实 验 目 的
了解灵敏电流计的工作原理。
测量灵敏电流计的内阻、灵敏度和临界
外阻。
观察灵敏电流计处于过阻尼、欠阻尼及
临界阻尼时光点三种运动状态，学会正
确使用灵敏电流计。
实 验 原 理
灵敏电流计构造
灵敏电流计的读数
线圈运动的阻尼特性
灵敏电流计的内阻、灵敏度、外临界电
阻的测量方法
一、灵敏检流计的构造
偏转
部分
读数
部分
磁场
部分
读数部分,由光源、小镜和标尺组成，小镜固定在线圈上,
随线圈一起转动，把从光源射来的光反射到标尺上形成一个
光点，当线圈转过一个很小的角度时，反射光点有明显的移
动。采用光点偏转法，可大大提高了灵敏度。 AC15型检流
计是采用多次反射式，使标尺远离电流计的小镜。
二、灵敏检流计的读数
当有电流 Ig通过灵敏电流计的线
圈时，线圈受到电磁力矩作用偏转，
当电磁力矩 =张丝的扭转反力矩时，
线圈停止在某一位置，转过 θ 角,θ
与 Ig成正比。 小镜也转过 θ 角，因而
反射光线相对平衡位置就转过了 2θ
角。此时,光点在标尺上移动一段距
离 n,
n与 θ 成正比，因此,n 也就与电流 Ig 成正比，可见，由光点
的移动距离 n可测出电流的大小。
?2?? ln
nkI g ??
θ
0 1515
2θ
l
k－比例常数，称为电流计常数，
单位,A/mm。
iSk ?
1 Si－电流计灵敏度。
三、线圈运动的阻尼特性
从电磁感应定律知道，线圈在磁场中运动时
要产生感应电动势。检流计工作时，总是由它
的内阻 Rg与外电路上总电阻 R外 构成一个回路，
因而线圈有感应电流通过。这个电流与磁场相
互作用,会产生阻止线圈运动的电磁阻尼力矩 M，
M的大小与回路总电阻成反比，即：
外RR
M
g ?
?
1
临界阻
尼振动
状态
过阻尼振
动状态
欠阻尼
振动状
态
当 R外 较大时,M较小，线圈作振幅逐渐衰减的振动，需经较
长的时间才停止在新的平衡位置；－欠阻尼振动状态
当 R外 较小时,M较大，线圈缓慢地趋向新的平衡位置，而不
会越过平衡位置；－过阻尼振动状态
当 R外 适当时，线圈能很快达到平衡位置而不发生振动。
－临界阻尼振动状态
外RR
M
g ?
? 1
考虑线圈从平衡位置回到零点的过程，我们可以在
检流计两端并联一个电键 K，如下图所示：当 K合上时，
R外 ＝ 0，电磁阻尼很大，线圈立即停止运动，如断开
接外电路
从上述三种线圈运动状态可知，检流计工作于临
界状态时，线圈到达平衡位置所需要的时间最短，最
便于测量。因此，在实际工作中，必须考虑使检流计
工作或接近工作在临界状态。
电路，在光点返回零点时
按下 K，线圈就会立即停在
零点．这就节约测量时间。
K称为阻尼电键。
G
K
四、灵敏电流计内阻 Rg、灵敏度 Si,外临界电阻的测量
E1K
2K
3K
R
gI
4K
bR
aRaI bI
d
a b c
0R
1 2实
验
线
路
图
G
V
根据欧姆定律可得,
))(( gbba
b
g RRRRR
URI
????
又有,
ba RR ??
iS
k 1?
和nkI
g ??
? ? UnR SRRRR
a
ib
gb ????
最后推导,
可见，在 Ra,Rb,n保证不变的前提下,R和 U成线性关系。我
们只要测得两组 U,R的值就可以确定 Rg,Si。因为这种方法要
求 n保证不变，所以通常称为定偏法。
? ? UnR SRRRR
a
ib
gb ????
在本实验中，为了减少随机误差对测量结果的
影响，需测得多组 U,R值，数据处理可采用如下方
法,① 最小二乘法
用最小二乘法对数据进行直线拟合，可求出 A、
B值，因 Ra,Rb,n可从仪器上直接读出，故可解出
Rg,Si的值。
② 作图法
以 U为横坐标,R为纵坐标，在直角坐标纸上作
图，根据直线的截距和斜率，可求出 Rg和 Si的值。
令, ? ?
BnR SRARR
a
ib
gb ??
????,
则, R=A+BU
实 验 内 容
1.定偏法测灵敏电流计内阻 Rg和灵敏度 Si
① 在 Ra,Rb,n保持不变的前提下,R 和 U 成线性关系。
我们只要测得 多 组 U,R 的值,用最小二乘法对数据
进行直线拟合,就可以得 出 Rg,Si 的值。
② 若 U, Rb,n保持不变,R 和（ 1/Ra）成线性关系。只要
测得 多 组 Ra, R 的值，以 1/Ra 为横坐标,R 为纵坐
标，在直角坐标纸上作图，根据直线的截距和斜率，
也可以求出 Rg 和 Si 的值。
2.测外临界电阻 R临
3.观察灵敏电流计欠阻尼、临界阻尼、过阻尼状
态
n=0
AC15/6型检流计
分流器
接线柱 零点调节
电源
注 意 事 项
1,电流计的分流器放, 短路, 时，不能调整
机械零点。
2.在测量中，当电流计光点左右摆动不停时，
可用短路电键使电流计受到阻尼。
3.在改变电路、使用结束或移动电流计时，均
应将电流计短路，即将分流器开关放置
,短路, 位置。
4.电流计不能受震动。
物理实验中心
实 验 目 的
了解灵敏电流计的工作原理。
测量灵敏电流计的内阻、灵敏度和临界
外阻。
观察灵敏电流计处于过阻尼、欠阻尼及
临界阻尼时光点三种运动状态，学会正
确使用灵敏电流计。
实 验 原 理
灵敏电流计构造
灵敏电流计的读数
线圈运动的阻尼特性
灵敏电流计的内阻、灵敏度、外临界电
阻的测量方法
一、灵敏检流计的构造
偏转
部分
读数
部分
磁场
部分
读数部分,由光源、小镜和标尺组成，小镜固定在线圈上,
随线圈一起转动，把从光源射来的光反射到标尺上形成一个
光点，当线圈转过一个很小的角度时，反射光点有明显的移
动。采用光点偏转法，可大大提高了灵敏度。 AC15型检流
计是采用多次反射式，使标尺远离电流计的小镜。
二、灵敏检流计的读数
当有电流 Ig通过灵敏电流计的线
圈时，线圈受到电磁力矩作用偏转，
当电磁力矩 =张丝的扭转反力矩时，
线圈停止在某一位置，转过 θ 角,θ
与 Ig成正比。 小镜也转过 θ 角，因而
反射光线相对平衡位置就转过了 2θ
角。此时,光点在标尺上移动一段距
离 n,
n与 θ 成正比，因此,n 也就与电流 Ig 成正比，可见，由光点
的移动距离 n可测出电流的大小。
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2θ
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k－比例常数，称为电流计常数，
单位,A/mm。
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1 Si－电流计灵敏度。
三、线圈运动的阻尼特性
从电磁感应定律知道，线圈在磁场中运动时
要产生感应电动势。检流计工作时，总是由它
的内阻 Rg与外电路上总电阻 R外 构成一个回路，
因而线圈有感应电流通过。这个电流与磁场相
互作用,会产生阻止线圈运动的电磁阻尼力矩 M，
M的大小与回路总电阻成反比，即：
外RR
M
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?
1
临界阻
尼振动
状态
过阻尼振
动状态
欠阻尼
振动状
态
当 R外 较大时,M较小，线圈作振幅逐渐衰减的振动，需经较
长的时间才停止在新的平衡位置；－欠阻尼振动状态
当 R外 较小时,M较大，线圈缓慢地趋向新的平衡位置，而不
会越过平衡位置；－过阻尼振动状态
当 R外 适当时，线圈能很快达到平衡位置而不发生振动。
－临界阻尼振动状态
外RR
M
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考虑线圈从平衡位置回到零点的过程，我们可以在
检流计两端并联一个电键 K，如下图所示：当 K合上时，
R外 ＝ 0，电磁阻尼很大，线圈立即停止运动，如断开
接外电路
从上述三种线圈运动状态可知，检流计工作于临
界状态时，线圈到达平衡位置所需要的时间最短，最
便于测量。因此，在实际工作中，必须考虑使检流计
工作或接近工作在临界状态。
电路，在光点返回零点时
按下 K，线圈就会立即停在
零点．这就节约测量时间。
K称为阻尼电键。
G
K
四、灵敏电流计内阻 Rg、灵敏度 Si,外临界电阻的测量
E1K
2K
3K
R
gI
4K
bR
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d
a b c
0R
1 2实
验
线
路
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G
V
根据欧姆定律可得,
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又有,
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iS
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最后推导,
可见，在 Ra,Rb,n保证不变的前提下,R和 U成线性关系。我
们只要测得两组 U,R的值就可以确定 Rg,Si。因为这种方法要
求 n保证不变，所以通常称为定偏法。
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在本实验中，为了减少随机误差对测量结果的
影响，需测得多组 U,R值，数据处理可采用如下方
法,① 最小二乘法
用最小二乘法对数据进行直线拟合，可求出 A、
B值，因 Ra,Rb,n可从仪器上直接读出，故可解出
Rg,Si的值。
② 作图法
以 U为横坐标,R为纵坐标，在直角坐标纸上作
图，根据直线的截距和斜率，可求出 Rg和 Si的值。
令, ? ?
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则, R=A+BU
实 验 内 容
1.定偏法测灵敏电流计内阻 Rg和灵敏度 Si
① 在 Ra,Rb,n保持不变的前提下,R 和 U 成线性关系。
我们只要测得 多 组 U,R 的值,用最小二乘法对数据
进行直线拟合,就可以得 出 Rg,Si 的值。
② 若 U, Rb,n保持不变,R 和（ 1/Ra）成线性关系。只要
测得 多 组 Ra, R 的值，以 1/Ra 为横坐标,R 为纵坐
标，在直角坐标纸上作图，根据直线的截距和斜率，
也可以求出 Rg 和 Si 的值。
2.测外临界电阻 R临
3.观察灵敏电流计欠阻尼、临界阻尼、过阻尼状
态
n=0
AC15/6型检流计
分流器
接线柱 零点调节
电源
注 意 事 项
1,电流计的分流器放, 短路, 时，不能调整
机械零点。
2.在测量中，当电流计光点左右摆动不停时，
可用短路电键使电流计受到阻尼。
3.在改变电路、使用结束或移动电流计时，均
应将电流计短路，即将分流器开关放置
,短路, 位置。
4.电流计不能受震动。
