瞬間變化電流檢測儀的設計以及應用研究

　　2.3 電流檢測儀制作

　　運放A～M用3塊運放集成電路TL084，每塊運放集成電路內含有4個(gè)相同的運算放大器，他們電源共用，彼此獨立工作。發(fā)光二極管LED6為紅色或黃色，其余LED為綠色，均用φ6高亮度的，所有電阻均用1／8 W精度為1±％的金屬膜電阻，C1用耐壓25 V的電解電容器，W1用阻值為1 kΩ的多圈電位器。電源使用±5 V的雙輸出穩壓電源。除電位器W1，LED及限流電阻R18～R28外，其余元件都設計安裝在1塊敷銅板上，電路板圖如圖3所示，所有限流電阻均和LED焊在一起，這樣可減少引線(xiàn)。為適應指針式檢流計的觀(guān)察習慣，可把LED1～LED11呈扇形排列安裝在面板上，LED6排在正中間，如圖3所示，為便于學(xué)生觀(guān)察，電流檢測儀外形尺寸可適當大些，如：高40 cm，寬25 cm，厚10 cm。只要元件無(wú)誤，安裝正確，不用調試，均能正常工作。

　　3 應 用

　　使用前，接通電源開(kāi)關(guān)K1，調整W1使排在正中間的LED6發(fā)光外，其余LED均不發(fā)光(即調零)。把接線(xiàn)柱a、b接入待測電路。即可向指針式檢流計一樣進(jìn)行演示實(shí)驗。

　　LC電磁振蕩的演示 L選擇電感系數大、內阻小的帶磁芯線(xiàn)圈，振蕩周期要大，町使用J2343型電磁振蕩演示儀的特制自感線(xiàn)圈，其最大電感量大于500 H，電阻小于50 Ω，電容最好選用0.6μF的CBB電容器，若用耐壓大于25 V的普通電容器代替，反向漏電較嚴重，加快了能量的損耗，振蕩持續的時(shí)間將變短，電源用6 V。按演示實(shí)驗電路要求連接操作，即可清楚的觀(guān)察到周期相同的減幅振蕩。由于LC振蕩回路阻尼小，振蕩次數可觀(guān)察到5次以上，且可以觀(guān)察周期為十分之一秒的振蕩，而指針式檢流計一般只能觀(guān)察2個(gè)周期，且對于周期小于1 s的很難反應。換用不同容量的電容器可驗證振蕩周期與電容的關(guān)系。

　　單根導線(xiàn)電磁感應現象的演示 用1根50～80 cm的軟導線(xiàn)，兩端分別接到該檢流計接線(xiàn)柱a，b上，手拿導線(xiàn)的中間部分放人馬蹄型磁鐵磁場(chǎng)中做切割磁力線(xiàn)運動(dòng)，檢流計即顯示有感應電流產(chǎn)生?？煞浅Ｃ黠@的驗證磁場(chǎng)、導線(xiàn)運動(dòng)，感應電流三者方向之間的關(guān)系，即右手定則，解決了單根導線(xiàn)切割磁力線(xiàn)運動(dòng)的實(shí)驗演示難題。

　　發(fā)電機原理的演示 把單相交流發(fā)電機模型的輸出端接到該檢流計輸入端a，b上，使發(fā)電機的轉子從中性面位置開(kāi)始緩慢旋轉，搖一周，發(fā)光二極管顯示電流的大小方向變化一個(gè)周期。逐步加快轉速，則兩側發(fā)光管交替顯示得越快，且發(fā)光管亮得數目越多，但始終與轉動(dòng)同步。當轉速快到一定程度后，兩側發(fā)光管交替閃光逐漸加快到無(wú)法分辨其方向變化，幾乎一直發(fā)光，這正好說(shuō)明50 Hz交流電通過(guò)燈泡而看不出燈光閃爍的道理。這也正是指針式檢流計所不及的觀(guān)察效果。

　　4 結 語(yǔ)

　　本瞬間變化電流的檢測儀克服了指針式和光標式檢流計在電路中損耗較大，響應速度較慢的固有缺點(diǎn)，能夠檢測瞬時(shí)變化的電流，適合用于檢測待測回路要求損耗較小以及回路電阻較小的瞬時(shí)電流。作為相關(guān)物理和電予測量低成本的測量儀器，其可用于LC電磁振蕩、單根導線(xiàn)電磁感應、發(fā)電機原理等演示實(shí)驗。