灵敏检流计的误差分析

张 倩，李宏娟

（廊坊师范学院，河北廊坊 065000）

灵敏检流计的误差分析

张 倩，李宏娟

（廊坊师范学院，河北廊坊 065000）

灵敏检流计内阻的测量是电磁学实验中的一个常规实验，在实验过程中，测量得到的内阻误差往往较大。文章就灵敏检流计的测量原理和误差产生的原因进行分析和讨论，提出了减小测量误差的具体措施，在一定程度上提高了内阻的测量精度。

灵敏检流计；内阻；误差

0 引言

灵敏检流计是一种重要的电学测量仪器，它具有灵敏度高的优点，一般用来检测闭合回路中的微弱电流（约10-6～10-10A）或微弱电压（约10-3～10-6V），如光电流、温差电动势等。在实验中常用作电桥测量、温差电偶、电磁感应及光电效应等。常见的灵敏检流计又分为指针式、臂架式和光标式[1]，本文讨论光标式检流计。

1 测量原理

测量电路如图1所示，当K2合向①，电源电压经R0分压后的电压U由特性表测出，再经Ra、Rb第二次分压加到电阻箱R和电流计G上，使电流计偏转一定的数值[2]。

Ra取值较大，Rb取很小的值，（Rg＋R） 一般选取几百欧姆。在计算Rb两端的电压U′时，因为（Rg＋R）＞＞Rb，且 Ra＞＞Rb，Rb′是 bc 间的电阻应为 Rb与（Rg＋R）的并联值，故

图1 测量电版

通过电流计的电流

其中，K为检流计常数，d为光斑的位移。

检流计的电流常数K是由检流计本身的结构决定的，单位是A/mm，在数值上等于光标移动一个单位长度通过检流计的电流值。K值越小，检流计的电流灵敏度越高。由于通过线圈的电流Ig与光斑位移d成正比，即

那么它的倒数即电流灵敏度就有

测量采用等偏法，即当U＝U1时，调R＝R1，使电流计偏转至一定的数值d（例如偏50mm），以后改变电压至U2同时调节R使电流计偏转数不变。这样可取得一系列U与R的对应数据，即：

利用测量的这些数据及公式

即可求出Rg和Si的数值。

2 误差来源分析

在实验过程中，电阻R选用精度为0.1级的ZX21型电阻箱，假设当R取10千欧时，此时电阻箱的绝对误差ΔRs=0.1%×10000=±10Ω，这种误差是电阻箱R本身的系统误差[3-4]，由公式（2）可以看出，当调节电阻箱R有一个变化ΔR时，就会导致检流计的偏转位移也有一个相应的变化Δd，则

由于（R+Rg）＞＞ΔR，所以，

那么得出，

由上式可以看出光标的偏转位移变化量Δd与电阻箱电阻变化量R的关系，那么根据本实验所采用的光标式检流计的实际参数，只有当位移变化量大于等于0.1mm时，人用肉眼才能分辨出来，若非如此，则很难分辨。

3 如何减小误差

由上面的分析可知，要想最后精确地得到数据Rg，关键是要减小电阻箱R的绝对误差和光标位移读数的误差，即减小R的取值，下面就减小R的取值来进行讨论。

如图1所示，若仍按照本电路图进行实验，那么增加电阻Ra的取值，就会降低b、c两点间的电压，这样在实验过程中其他条件不变的情况下降低了电阻R的值，R值的降低就会直接导致检流计在过阻尼状态下工作，在这种状态下测量检流计的内阻，可以提高测量结果的准确性和工作效率，同时在一定程度上也减少了实验过程中的干扰误差。

［1］姜成果，许志军.电磁学实验教学中设计性实验的探索与实践［J］.通化师范学院学报，2011,32（8）：25-26.

［2］孔令文，郭红俊.检流计内阻测量的探究［J］.大学物理实验，2005,18（2）：33-36.

［3］邓水凤.灵敏检流计内阻测量方法的研究 ［J］.湘潭大学自然科学学报，1994,16（4）：19-21.

［4］苏启录.如何提高灵敏检流计内阻的测量精度 ［J］.福州师专学报（自然科学版），2000,20（3）：26-27.

Analysis of Measurement Error of a Sensitive Galvanometer

ZHANG Qian,LI Hong-juan
（Langfang Teachers University，Langfang 065000，China）

Surveying the internal resistance of the sensitive galvanometer is a electromagnetism experiment which is routine and complicated.The measurement error is large in the experiment.We analyze and discuss the measuring principle of a sensitive galvanometer which causes error，at the same time，put forward the concrete measures for decreasing the measurement error in order to improve the measuring accuracy of the internal resistance.

sensitive galvanometer；internal resistance；error

TM934.1

A

1674-3229（2017）04-0047-02

2017-05-05

廊坊师范学院2015年校级教改科研项目（K2015-32）

张倩（1985-），女，硕士，廊坊师范学院物理与电子信息学院实验师，研究方向：凝聚态物理。