
【医】 moving coil galvanometer
circle; enclose; fold; loop; mark with circle; pen; ring
【计】 ring up
【化】 circle; enclose; loop; ring
【医】 band; circle; circulus; helico-; ring
change; revolution; rotate; transfer; turn
【医】 meta-; spin; tour; turn
【经】 pass
【化】 amperemeter; amperometer; galvanometer
【医】 galvanometer; rheometer
圈转电流计(Tangent Galvanometer) 是一种用于测量微弱直流电流的经典电磁学仪器,其名称直接反映了其核心工作原理——利用通电线圈产生的磁场与地球磁场(或标准磁场)的相互作用,使悬挂的磁针发生偏转(即“圈转”),并通过正切函数关系计算电流值。
结构组成
仪器核心包含一个竖直放置的圆形线圈(通常匝数较多),线圈中心水平悬挂一根磁针。线圈平面需预先调整至与地磁子午面平行(即磁针未通电时指向线圈平面)。
工作原理
当电流 ( I ) 通过线圈时,线圈中心产生垂直于其平面的磁场 ( B{text{线圈}} )。该磁场与地磁场水平分量 ( B{text{地}} ) 垂直叠加,使磁针偏转角度 ( theta )。根据矢量合成法则:
$$ tan theta = frac{B{text{线圈}}}{B{text{地}}} = frac{mu0 n I}{2r B{text{地}}} $$
其中 ( n ) 为线圈匝数,( r ) 为线圈半径,( mu_0 ) 为真空磁导率。电流计算公式简化为:
$$ I = k tan theta quad (k text{为仪器常数}) $$
该仪器由英国物理学家威廉·汤姆森(开尔文勋爵)于1870年代改进推广,其英文名“Tangent Galvanometer”源于电流与磁针偏转角正切值的直接比例关系。中文译名“圈转电流计”中,“圈”指代线圈,“转”描述磁针偏转现象,精准对应其物理机制。
《物理学名词》(全国科学技术名词审定委员会)
明确将“圈转电流计”列为“tangent galvanometer”的标准中译,定义其为“通过测量磁针在通电线圈磁场中的偏转角确定电流强度的仪器”。
来源:全国科学技术名词审定委员会官网术语库
经典教材描述
王谟显《电磁学》(高等教育出版社)指出:“圈转电流计的标度是非线性的,但因结构简单、灵敏度高,曾是19世纪实验室常用设备”。
来源:王谟显《电磁学》第3章
学术文献佐证
美国物理学会期刊《Review of Scientific Instruments》回溯性研究确认,该仪器在早期电磁学实验中承担了电流标准化测量的关键角色。
来源:Rev. Sci. Instrum. Vol 45, "Historical Instruments in Electromagnetism"
尽管已被数字电流表取代,圈转电流计仍作为物理教学中的重要模型,直观演示安培定律与磁场叠加原理,其设计思想启发了现代检流计的发展。
"圈转电流计"是一种基于电磁作用原理设计的电流测量仪器,其核心特征是通过线圈在磁场中的旋转来反映电流强度。以下是详细解释:
一、基本构造 圈转电流计的主要部件包括:
二、工作原理
三、应用特点 这种结构具有灵敏度高、线性度好的优点,常用于实验室精密测量。现代数字电流表虽已普及,但机械式圈转电流计仍用于教学演示和特殊场合的电流检测。
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