2.3 磁电系检流计（课件）-《电气测量技术》同步精品课堂（高教版）

《电气测量技术》（第4版）高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 项目2 磁电系仪表 磁电系检流计（第3课时） 知识目标 1.能够详细阐述磁电系检流计的基本结构组成部分，包括永久磁铁、可动线圈和铁心等部件的名称、材质特性以及在检流计工作过程中的具体作用原理。 2.理解磁电系检流计等级划分的依据是基本误差，能够准确说出不同等级检流计在基本误差数值上的差异以及这种差异对测量精度的影响。 能力目标 1.能够仔细观察磁电系检流计的实物模型或图片、视频资料，准确识别其各个结构部件，并通过观察指针偏转、可动线圈转动等实验现象深入理解检流计的工作原理。 2.能够在实验室环境中正确地操作磁电系检流计进行电流测量实验。 情感目标 1.通过对磁电系检流计复杂而精妙结构的学习以及其在不同测量场景下精准选择和正确维护重要性的认识，培养对科学仪器设计制造的敬畏之心。 2.在小组讨论、实验探究或案例分析等学习活动中，鼓励积极发表自己对磁电系检流计相关问题的见解和看法，培养勇于表达、敢于质疑的科学精神 学习目标 项目2 磁电系仪表 导入情景 01 指针式检流计 新知学习 02 一、结构 新知学习 02 一、结构 磁电系检流计一般有指针式和光点式。 指针式检流计由于指针不可能太长而限制了灵敏度的提高,通常用于携带式电桥或电位差计中光点式检流计的结构特点在于,可动部分不采用轴尖与轴承支承的结构,而采用张丝或悬丝结构,这样就消除了轴尖与轴承之间的摩擦对测量的影响,提高了灵敏度。 磁电系检流计常用来检查电路中有无电流通过,如在电桥或电位差计中作为指零仪表等所以它的标度尺一般不注明电流或电压的数值。 指针式检流计 新知学习 02 一、结构 另外,光点式检流计的读数装置是利用光点的多次反射成像于标度尺上光标的位置来指示可动部分的偏转,相当于加长了指针的长度,从而进一步提高了检流计的灵敏度。 光点式检流计的结构示意和光标读数装置如图2-9和图 2-10 所示。 新知学习 02 一、结构 图 2-10 中,当动圈转动角时,由小镜反射的光点投射到标度尺的光标对应于 2a 的偏转，即提高了仪表的灵敏度。而且由于光标偏离中心位置,使小镜与标度尺的距离增加,相当于加长了仪表的指针,所以使灵敏度进一步得以提高。 新知学习 02 一、结构 光点式检流计分为两种。 一种是便携式检流计,其光路系统和标度尺安装在仪表的内部所以称为内附光标指示检流计,如图 2- 11 所示。 另一种是分装式光标指示检流计,其光路系统和标度尺是单独的部件,使用时安装在仪表的外部,如图 2-12 所示。 新知学习 02 一、结构 分装式光标指示检济计的灵敏度很高,其光路系统易受外界振动的影响,使用时需将它固定安装在稳定位置或坚实墙壁上,所以通常也称它为墙式检流计(或镜式检流计)。这种检流计通常用于精密测量。 新知学习 02 二、磁电系检流计的选择和使用维护方法 1.正确选择磁电系检流计(磁电系检流计技术指标见表 2-1)选择磁电系检流计时应主要根据以下几点: 新知学习 02 二、磁电系检流计的选择和使用维护方法 (1) 选择与测量电路准确度相适应的灵敏度或电流常数。 (2) 选择在合适的阻尼状态下工作。通常使得回路电阻稍大于检流计的外临界电阻以便获得稍微欠阻尼的状态工作。此时,指示器达到平衡的时间最短。在一般的测量装置中,接入检流计回路的电阻是随被测量变化而变化的,有时高于或低于检流计的外临界电阻。这时可以加人串联并联附加电阻器(万能分流器),适当选择其阻值,使其始终工作在接近临界阻尼状态。图 2-13 为可供检流计选择的几种线路。另外,在外接附加电阻串、并联接入的检流计中,还可以按不同倍率做成分段抽头式电阻，经过转换开关扩大量程范围可改变灵敏度，并可防止因电流过大损坏检流计。 新知学习 02 二、磁电系检流计的选择和使用维护方法 (3) 应选用阻尼时间较短的检流计。为提高效率,在满足灵敏度要求的前提下,应尽量选用阻尼时间较短的检流计。一般阻尼时间应小于 5 s。 新知学习 02 二、磁电系检流计的选择和使用维护方法 2.使用维护方法 (1) 使用时必须轻放,在搬动时应将活动部分用止动器锁住或用导线将两个接线端钮短接。 (2) 在被测电流的大致范围未知的情况下，应注意配用一个万能分流器或串接一个很大的保护电阻(如几兆欧)进行测试,当确信不会损坏检流计时,再逐步提高其灵敏度。 (3) 绝不允许用万用表或电阻表去测检流计的内阻,否则会因通人的电流过大而烧检流计。 新知学习 02 三、检流计正确使用 (1) 使用检流计时要轻拿轻放，以防吊丝振断。 (2) 使用要按规定工作位置放置，具有水准指示装置的，用前应调好水平。 (3) 不要用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防损坏检流计线圈。 小试牛刀 题目 1： 磁电系检流计的指针与可动线圈之间通常是（ ）连接。 A. 刚性 B. 柔性 C. 电磁耦合 D. 光电耦合 答案：A 解析：指针与可动线圈刚性连接能保证可动线圈转动时指针同步准确转动，直观反映电流大小，柔性连接可能导致指针转动滞后或不准确，电磁耦合和光电耦合一般不用于这种连接方式，会增加复杂性且可能影响精度。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 磁电系检流计中产生反作用力矩的部件是（ ）。 A. 游丝 B. 永久磁铁 C. 可动线圈 D. 铁心 答案：A 解析：游丝在可动线圈转动时会发生形变，从而产生反作用力矩，当电磁力矩与反作用力矩平衡时，指针停止转动指示电流大小，永久磁铁提供磁场产生电磁力矩，可动线圈是产生电磁力矩的载体，铁心主要起导磁作用。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 3： 当测量电路的电阻较大时，为了使检流计能正常工作且有较好的灵敏度，应选择（ ）内阻的磁电系检流计。 A. 高 B. 低 C. 中等 D. 任意 答案：A 解析：当测量电路电阻较大时，高内阻检流计接入对电路影响小，且能保证在微弱电流下有较好的电压降，从而有较好的灵敏度，低内阻检流计接入会使电路分流较大，影响测量精度和灵敏度，中等内阻也不是最适合的，不是任意内阻都能满足要求。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 对于测量精度要求一般，主要用于定性检测电流是否存在的场合，可选择（ ）级磁电系检流计。 A. 1.0 B. 1.5 C. 2.5 D. 5.0 答案：D 解析：5.0 级磁电系检流计精度较低，但对于只是定性检测电流是否存在已经足够，能满足基本要求且成本相对较低，1.0 级、1.5 级和 2.5 级精度相对较高，对于定性检测来说有些浪费资源。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 5： 在强磁场环境下测量微弱电流，应选择（ ）磁屏蔽性能的磁电系检流计。 A. 好 B. 一般 C. 差 D. 不需要 答案：A 解析：强磁场环境会干扰磁电系检流计的正常工作，好的磁屏蔽性能可以减少外界磁场对检流计内部磁场的影响，保证测量微弱电流的准确性，一般磁屏蔽性能可能无法有效屏蔽，差的磁屏蔽性能会使测量误差增大，不是不需要磁屏蔽。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 6： 磁电系检流计使用时，若指针摆动不停，应（ ）。 A. 强行按住指针 B. 断开电路，待指针稳定后再接入电路 C. 加大电流使指针快速稳定 D. 更换检流计 答案：B 解析：指针摆动不停可能是电路不稳定或有干扰等原因，强行按住指针会损坏检流计，加大电流会进一步干扰且可能损坏检流计，更换检流计可能不是必要的，先断开电路让指针稳定后再接入电路可以避免损坏检流计并可能解决问题。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 7： 当发现磁电系检流计灵敏度下降时，可能的原因是（ ）。 A. 永久磁铁磁性增强 B. 游丝弹性变好 C. 可动线圈短路 D. 指针变长 答案：C 解析：可动线圈短路会使电流分流，导致检流计灵敏度下降，永久磁铁磁性增强会使灵敏度提高，游丝弹性变好会使反作用力矩变化但不是灵敏度下降的原因，指针变长不影响灵敏度。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 8： 磁电系检流计在运输过程中，应（ ）。 A. 随意放置 B. 固定好，防止震动 C. 与强磁体放在一起 D. 不采取任何防护措施 答案：B 解析：固定好防止震动可以避免运输过程中震动对检流计内部结构造成损坏，随意放置、与强磁体放在一起和不采取任何防护措施都可能导致检流计损坏或性能受影响。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 9： 简述磁电系检流计的结构组成及其作用。 答案： 磁电系检流计主要由永久磁铁、可动线圈、指针、游丝和铁心等组成。 永久磁铁：产生稳定的磁场，使可动线圈在其中转动时能产生电磁力矩。 可动线圈：当有电流通过时，在磁场中受到电磁力作用而转动，其转动角度与电流大小相关。 指针：与可动线圈刚性连接，直观地指示出可动线圈的转动角度，从而反映电流的大小。 游丝：一端与可动线圈相连，当可动线圈转动时，游丝发生形变产生反作用力矩，当电磁力矩与反作用力矩平衡时，指针停止转动，指示稳定的电流值。 铁心：用于增强磁场，使可动线圈所在处的磁场更加均匀和集中，提高检流计的灵敏度和测量精度。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 10： 如何根据测量需求正确选择磁电系检流计？ 答案： 精度要求：若对测量精度要求高，如测量微小电流且误差要求小，应选择等级高（如 0.1 级）的磁电系检流计；对于精度要求一般，仅定性检测电流是否存在的场合，可选择等级较低（如 5.0 级）的检流计。 测量电路电阻：当测量电路电阻较大时，为减少对电路的影响并保证灵敏度，宜选择高内阻的检流计；若测量电路电阻较小，则可根据具体情况选择合适内阻的检流计。 电流变化频率：对于电流变化频率较高的测量，应优先选用光电放大式等响应速度快的磁电系检流计；普通磁电系检流计对高频响应能力有限。 测量信号大小：要测量毫伏级电压信号转换为电流测量时，需选择高灵敏度的检流计，以便能检测到微弱信号并准确转换。 尝试解答下面习题 课堂小结 03 1.磁电系检流计主要由多个关键部件构成。永久磁铁为检流计提供稳定且均匀的磁场环境，是可动线圈产生电磁力矩的基础。 2.选择合适的磁电系检流计对于精准测量至关重要。首先要依据精度要求进行筛选、测量电路电阻也是选择时不容忽视的因素、对于毫伏级电压信号转换为电流测量的情况，由于信号微弱，只有高灵敏度的磁电系检流计才具备足够的能力检测到这些微小信号，并将其准确地转换为可测量的电流值，从而为我们提供可靠的测量数据。 3.在磁电系检流计的使用过程中，正确的操作与维护是保障其性能稳定、延长使用寿命的关键。 作业布置 04 简述磁电系检流计中永久磁铁和游丝的作用，并说明它们如何相互配合实现测量。 详细说明在测量一个电阻较大且电流微弱的电路时，选择磁电系检流计的步骤和理由。 磁电系检流计使用过程中，如果发现测量结果不稳定，可能是哪些因素导致的？应如何排查和解决？ 感谢观看 $$