电磁学实验基本知识
电磁学是现代科学技术的重要组成部分，电磁测量也是现代生产和科学研究中应用最广泛的测量手段，由此发展起来的电工技术和电子技术广泛应用于农业、工业、交通、通讯、国防以及科学技术的各个领域，并且已经深入到家用设备，对国计民生有十分重要的意义。掌握电磁学实验研究的基本方法已成为各学科领域的基本要求。 电磁学从其建立之初就是一门以实验为基础的科学。很早以前，人们就知道毛皮擦过的琥珀能吸引微小的物体。后来，库仑定律和安培定律等实验定律的提出，促使电磁学逐渐形成完整的理论体系。现代的电磁学实验尽管所用仪器设备有些已经很复杂、精密，但仍然是人们观察研究电磁现象，学习理论知识的重要途径之一。
电磁学实验包括基本电磁量的测量及主要电磁测量仪器仪表的工作原理和使用方法两部分。由于不同性质的电磁量测量方法有很大差异，所用仪器也各不相同。下面简单介绍电磁测量的方法、电磁学实验中常用的一些仪器及电磁学实验中一般应遵循的操作规则。
一、电磁学实验中常用仪器简单介绍
1．电源
（1）直流电源。
直流稳压电源：直流稳压电源的特点是内阻小，输出功率较大，电压稳定性好，而且输出电压连续可调，使用十分方便，它的主要参数是最大输出电压和最大输出电流，如DH1718C型直流稳压电源最大输出电压为30V，最大输出电流为5A。 直流稳流电源：直流稳流电源的特点是内阻很大。可在一定的负载范围内，输出稳定的电流，并可调电流大小。
干电池：电动势约为1.5V，内阻小，短时间内电压稳定性好，但是使用时间长了，电动势下降得很快，而且内阻也随之增大。
蓄电池：铅蓄电池的电动势约为2V左右，输出电压比较稳定，储藏的电能也比较大，但需经常充电，比较麻烦。
（2）交流电源。
交流电源一般使用50Hz的单相或三相交流电。市电每相220V，这是指的有效电压，峰值电压为311V。如果要求用高于或低于220V的单相交流电压，可使用变压器将电压升高或降低至所需要的值。
在使用交流电时，应注意电压高于36V的为危险电压，触及人身会有生命危险。
注意：不论使用哪种电源，都要注意安全，千万不要接错，而且切忌电源两端短接。使用时注意不得超过电源的额定输出功率，对直流电源要注意极性的正负，常用“红”端表示正极，“黑”端表示负极，对交流电源要注意区分相线、地线和零线。
电表的种类很多，在电学实验中，以磁电式电表应用最广，实验室常用的是便携式电表。磁电式电表具有灵敏度高，刻度均匀，便于读数等优点，适合于直流电路的测量，其结构可以简单地用图4－0－1表示，
永久磁铁的两个极上连着带圆孔的“极掌”，极掌之间装有圆柱形软铁制的铁芯，极掌和铁芯之间的空隙有很强的均匀磁场，磁力线以圆柱的轴线为中心呈均匀辐射状且垂直于软铁铁芯的圆柱面。在圆柱形铁芯和极掌间空隙处放有长方形线圈，两端固定了转轴和指针，当线圈中有电流通过时，在电磁力矩的作用下发生偏转，同时固定在转轴上的游丝产生反方向的扭力矩。当两者达到平衡时，线圈停在某一位置，偏转角的大小与通入线圈的电流成正比，因此根据偏转的角度就可以确定通过的电流大小，而且电流方向不同，线圈的偏转方向也不同。下面具体介绍几种磁电式电表（电表面板符号见附录）。 （1）灵敏电流计（检流计）
灵敏电流计的特征是指针零点在刻度中央，便于检测不同方向的直流电流。灵敏电流计常
用在电桥和电位差计的电路中作平衡指示器，用来检测电路中有无电流，故又称检流计。可测量的电流通常为几微安到几十个微安。常有检流计有数字检流计、光斑反射式检流计和指针式检流计。我们实验室中主要是指针式和数字检流计。指针式检流计在调零后没有电流通过时，指针指零，有微弱电流时将根据电流流向作相应的偏转，大电流容易烧毁检流计，因此有些指针式检流计装有常开按键开关，自由状态时，检流计断开，指针指向零点，按下开关才接入电流用于检测有无电流，既安全又方便。数字检流计没有指针，只能通过显示数字的正负来判断电流流向，显示为零时表示检流计几乎没有电流通过。
（2）直流电压表
直流电压表是用来测量直流电路中两点之间电压的。根据电压大小的不同，可分为毫伏表（mV）和伏特表（V）等。电压表是由表头串联一个适当大的降压电阻而构成的，如图4－0－3所示，它的主要规格是：
1）量程：即指针偏转满度时的电压值。例如伏特表量程为0—7.5V—15V—30V，表示该表有三个量程，第一个量程在加上7.5伏电压时指针偏转满度，第二、三个量程则表示加上15伏、30伏电压时指针偏转满度。
2）内阻：即电表两端的电阻，阻值一般都很大，但是同一伏特表不同量程内阻也不同。例如0—7.5V—15V—30V伏特表，它的三个量程内阻分别为1500Ω，3000Ω，6000Ω，但因为各量程的每伏欧姆数都是200Ω／V，所以伏特表内阻一般用Ω／V统一表示，可用下式计算某量程的内阻。
内阻＝量程×每伏欧姆数
取卵针
（3）直流电流表
直流电流表是用来测量直流电路中的电流的。根据测量电流量程大小的不同，可分为安培表（A）、毫安表（mA）和微安表（μA），电流表是由表头的两端并联一个适当的分流电阻而构成的，如图4－0－4所示。它的主要规格是：
1）量程：即指针偏转满度时的电流值，安培表和毫安表一般都是多个量程。
2）内阻：一般安培表的内阻在0.1Ω以下。毫安表、微安表的内阻可从100—200Ω到1000—
2000Ω之间。
（4）使用直流电流表和电压表应注意
1）电表的连接及正负极不可接反：直流电流表应串联在待测电路中，并且必须使外电流从电流表的“＋”极流入，从“－”极流出。直流电压表应并联在待测电路中，并应使电压表的“＋”极接电路中高电位端，“－”极接低电位端。
2）电表的零点调节：使用电表之前，应先断开电路检查电表的指针是否指零，如不指零，应小心调节电表面板上的零点调节螺丝，使指针指向零点位置。
硅片清洗3）电表的量程：实验时应根据被测电流或电压的大小，选择合适的量程。如果量程选得太大，则指针偏转太小，会使测量误差太大。量程选得太小，则过大的电流或电压会使电表损坏。在不知道测量值范围的情况下，应先试用最大量程，根据指针偏转的情况再改用合适的量程。
4）视差问题：读数时应在电表的正上方使视线垂直于电表的刻度盘读数，以免产生视差。一些较好的电表，在刻度线旁边装有平面反射镜。读数时，应使指针和它在平面镜中的象
全热交换机
相重合，这样才能保证没有视差。
太阳能灯笼（5）电表误差
1）测量误差
电表测量产生的误差主要有两类：
仪器误差：由于电表结构和制作上的不完善所引起，例如轴承摩擦，分度不准，刻度尺划的不精密，游丝的变质等原因的影响，使得电表的指示与其值有误差。
附加误差：这是由于外界因素的变动对仪表读数产生影响而造成的。外界因素指的是温度、电场、磁场等。
当电表在正常情况下（符合仪表说明书上所要求的工作条件）运用时，不会有附加误差，因而测量误差可只考虑仪器误差。
旗杆基础2）电表的测量误差与电表等级的关系
各种电表根据仪器误差的大小共分为七个等级，即0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0。根据仪表的级数可以确定电表的测量误差。例如0.5级的电表表明其相对额定误差为0.5%。它们之间的关系可表示如下：
仪器误差＝量程×仪表等级%
例如：用量程为7.5伏的伏特表测量时，表上指针的示数为6.39伏，若表的等级为0.5 级，读数结果应如何表示？
由于用镜面读数较准确，可忽略读数误差，因此绝对误差只用仪器误差。读数结果为：V＝（6.39±0.04）伏
3）根据电表的绝对误差确定有效数字
例如，用量程为15伏，0.5级的伏特表测量电压时，应读几位有效数字？
led镜前灯根据电表的等级数和所用量程可求出：
ΔV＝15×0.5%＝0.08（伏）
故读数值时只需读到小数点后两位，以下位数的数值按数据的舍入规则处理。
(6)数字仪器
数字仪表是一种新型的电测仪表，在测量原理、仪器结构和操作方法上都与指针式电表不同，数字仪表具有灵敏度高、准确度高、测量速度快的优点。常有的有数字电压表和电流表，其主要规格是：量程、内阻和精确度。数字电压表内阻很高，一般在MΩ以上，要注意的是其内阻不能用统一的每伏欧姆数表示，说明书上会标明各量程对应的内阻。数字电流表具有内阻低的特点。在实验中一般根据数字仪器的准确度和精度，去数字仪器的分度值为数字仪器的仪器误差。
