一、电表

（一）电表的结构与工作原理

实验室用的电表大多是磁电式电表。其内部构造可简单表示为如图 2—2—1 那样。永久磁铁的两个极连着带圆筒孔腔的极掌，极掌之间安装着圆柱形软铁芯，此铁芯能使极掌和铁芯间的空隙处磁场很强，并且磁力线是以圆柱的轴为中心呈均匀辐射状。圆柱形铁芯与极掌之间的空隙处放置着长方形线圈，线圈上固定着一根指针。当有电流通过时，线圈便会……

线圈受电磁力矩后会发生偏转，一直偏转直到与游丝的反扭力矩达到平衡。线圈偏角的大小和通入的电流呈正比关系，而且电流方向若不同，偏转方向也会不同，这就是磁电式电表的工作原理。

磁电式电表串联一个电阻后，就构成了一个电压表。磁电式电表并联一个电阻后，就构成了一个电流表。

（二）电表的维护

电表的维护参见电表的使用注意事项。

图2—2—1

图2—2一2

图2—2一3

二、灵敏电流计

（一）灵敏电流计的结构与原理

1．灵敏电流计的基本结构

灵敏电流计的基本结构如图 2—2—2 那样。它可以被分成三个部分。

永磁铁磁掌有 N 极和 S 极，圆柱形软铁心与之存在间隙，在这个间隙内，磁场呈现出均匀的辐射状。

线圈在磁场内能够自由转动。其上下端由被称作张丝的金属丝拉紧。张丝既充当线圈的电流引线，又充当线圈的转轴，替代了普通电表的转轴和轴承，从而避免了机械摩擦，进而提高了电流计的灵敏度。

读数部分：灵敏电流计具有读数系统，其情况如图 2—2—3 所示。光源发出的光会照射到固定在张丝上的小镜上，经反射后会形成带有准线像的光标，该光标会投射到读数标尺上。

2．灵敏电流计的读数原理

当有电流通过线圈时，线圈会带动小镜转过α角。与此同时，光标偏转角为 2α。并且，光标在标尺上移动的距离为

d = 2αr

小镜与标尺之间的距离是 r。这种读数系统采用了光杆原理，并且提高了电流计的灵敏度。

可以证明光标偏转量d与通过线圈的电流I成正比，即

I = Kd

式中，K 被称作灵敏电流计的电流常数，其单位是 A/mm，意思是光标偏转 1mm 所对应的安培数。K 的倒数 1／K 等于 S，此 S 被称为电流计的灵敏度。它表示通过单位电流时会引发的光标偏转量，S 的值越大，就意味着电流计越灵敏。

3．灵敏电流计的运动状态

了解电流计线圈的运动状态，这样就便于依据需求挑选合适的状态来进行测量，从而能够实现缩短测量等待时间或者提升测量精度的目标。

灵敏电流计工作时，线圈会转动并切割磁场线，于是在线圈内会产生感应电动势 E。因为灵敏电流计的内阻 Rg 与外电路电阻 R 构成了回路，所以就会有感生电流通过线圈。感生电流

i = 。

感生电流 i 在磁场中会受到磁力作用。这种磁力作用所产生的力矩会阻碍线圈转动。这个力矩被称为电磁阻尼力矩，并用 M 阻来表示。它的大小与 R 近似成反比关系。所以，通过控制 R 的大小，就能够控制 M 阻的大小，进而控制线圈的运动状态。

灵敏电流计工作时，光标的准线会从零点发生偏转，之后会稳定在α处。其运动过程能够分为三种运动状态，分别是欠阻尼、过阻尼和临界阻尼。

当 R 比较大的时候，M 阻就会比较小。此时线圈会作减幅振荡，并且需要比较长的时间才能停在α处，就如同图 2—2一4 的曲线Ⅰ所显示的那样。这种情形被称作欠阻尼运动状态。倘若外电路断开，那么 R 就会趋近于无穷大，M 外就会等于 0。在这种情况下，线圈仅仅会受到空气阻尼，而空气阻尼的数值是非常小的，通常会被忽略不计，这种状态可以被称为无阻尼运动状态。振动一次所需要的时间被称作自由振动周期，用 T 来表示。

图2—2一4

当 R 处于较小时，M 外会比较大。此时，线圈会缓慢地趋向于α，并且不会超过α，就如同图 2—2—4 中的曲线Ⅱ所展示的那样。这种情形被称作过阻尼运动状态。倘若在灵敏电流计的两端并联一个“阻尼开关”，为了让光标能够尽快稳定下来，就可以按下“阻尼开关”，使得 R 等于 0，M 外达到最强，线圈也就停止了偏转，这样就能让光标停留在平衡位置，从而缩短复零的时间。

当 R 等于 Rc 时，线圈处于欠阻尼与过阻尼之间的状态。此时，M 外的作用使得线圈能够无振动地以最快速度转到平衡位置α处，就如 2—2—4 曲线Ⅲ所显示的那样。这种情况被称作临界阻尼运动状态，而 Rc 则被称为灵敏电流计的外临界电阻。在实验过程中，为了减少等待读数的时间，应当尽量让灵敏电流计处于临界阻尼或者接近临界阻尼的状态。为此，应选用Rc接近R的灵敏电流计。

（二）灵敏电流计的维护

1．灵敏电流计不可以剧烈震动，以免损坏转动部分。

灵敏电流计是一种高灵敏度的仪表。它一般仅能用来测量微弱电流，其电流范围为 10-6~10-10A。同时，它也可用来测量微小电压，电压范围为 10-3~10-6V。但切不可用来测量超过该量程的电流或电压。

3．灵敏电流计应该水平存放，避免太阳直射，要远离热源。