冲击电流计线圈运动状态的分析.PDFVIP

维普资讯 第26卷第9期 大 学 物 理 VoI．26 No．9 2007年9月 C0LLEGE PHYSICS Sep．2007 冲击电流计线圈运动状态的分析 孙孟乐 ，韩东峰 (1．洛阳工业高等专科学校教务处；2．洛阳工业高等专科学校 数理部，河南 洛阳 471023) 摘要：简要介绍了冲击电流计的工作原理，分析研究了冲击电流计的偏转线圈在磁场中的运动状态，并运用数理方法和 电磁学知识推导出描述各种运动状态的物理表达式，揭示出偏转线圈的运动规律，对于仪器的调节和实验电路的设计具有重 要意义． 关键词：冲击电流计；线圈；力矩；阻尼 中圈分类号：0 4—33 文献标识码：A 文章编号：1000—0712(2007)09—0034—03 冲击电流计是一种高灵敏度的电流计，是电磁 用前，先调好反射镜、标尺和光源的位置，使反射镜 测量中的基本精密仪器之一，它不仅可以直接测量 的反射点照在标尺中心位置，当电量 Q通过线圈 短时间内脉冲电流所迁移的电量，而且还可以间接 后，线圈带动反射镜偏转一角度 ，光点在标尺上 测量与电荷量有关的物理量，如电容、磁感应强度 的位置也相应的移到另外一个位置上b 3． 等．深入研究冲击电流计内部偏转线圈的运动规 2 线圈运动状态的分析 律，有助于了解和掌握冲击电流计的工作原理和特 性，对于利用冲击电流计进行实验或科学研究具有 一 般情况下，当电流通过线圈时，由转动定理， 理论指导作用． 线圈的运动方程为 ] ． J ：L磋+L弹+L阻 (1) 1 工作原理简介 通常使用的冲击电流计的构造(如图1所示)与 上式中 为反射镜偏转角，方程右边第一项是磁偏 灵敏电流计相似，不同之处在于冲击电流计的线圈 转力矩L磁=NSBi，N为线圈的匝数，i是通入线 扁且宽，而且其活动轴上多一个用来延长自由振荡 圈的电流，s是线圈的面积，B是线圈两竖直边所 周期的负荷件，故转动惯量J较大，自由振动周期 在处的磁感应强度，令G=NSB，则L磁=CA．第二 T很长，一般有十余秒，因此冲击电流计可用于测 项是弹性扭力矩L弹=～DO，D是吊丝的扭转常 量脉冲电量[1卫]．在图1中，当有脉冲电流i流过冲 数，式中负号表示L弹与 的方向相反．第三项是电 击电流计的线圈时，线圈受磁力矩M 的作用发生 磁阻尼力矩 L阻=一 dO ， R是线圈本身电 偏转，同时带动反射镜发生偏转，偏转角度 是用 反射镜的光点在标尺上的偏转格数来表示的，如图 阻r 和外电路电阻R外之和，该式表示L阻的大小 2所示，o是带叉丝的光源，固定在毫米标尺上，使 与 d8成正比， 角速度越大，线圈所受的电磁阻尼力 矩也越大，线圈静止时，就没有电磁阻尼力矩；式中 负号表示L阻的方向和角速度 dU的方向相反