
【醫】 moving coil galvanometer
circle; enclose; fold; loop; mark with circle; pen; ring
【計】 ring up
【化】 circle; enclose; loop; ring
【醫】 band; circle; circulus; helico-; ring
change; revolution; rotate; transfer; turn
【醫】 meta-; spin; tour; turn
【經】 pass
【化】 amperemeter; amperometer; galvanometer
【醫】 galvanometer; rheometer
圈轉電流計(Tangent Galvanometer) 是一種用于測量微弱直流電流的經典電磁學儀器,其名稱直接反映了其核心工作原理——利用通電線圈産生的磁場與地球磁場(或标準磁場)的相互作用,使懸挂的磁針發生偏轉(即“圈轉”),并通過正切函數關系計算電流值。
結構組成
儀器核心包含一個豎直放置的圓形線圈(通常匝數較多),線圈中心水平懸挂一根磁針。線圈平面需預先調整至與地磁子午面平行(即磁針未通電時指向線圈平面)。
工作原理
當電流 ( I ) 通過線圈時,線圈中心産生垂直于其平面的磁場 ( B{text{線圈}} )。該磁場與地磁場水平分量 ( B{text{地}} ) 垂直疊加,使磁針偏轉角度 ( theta )。根據矢量合成法則:
$$ tan theta = frac{B{text{線圈}}}{B{text{地}}} = frac{mu0 n I}{2r B{text{地}}} $$
其中 ( n ) 為線圈匝數,( r ) 為線圈半徑,( mu_0 ) 為真空磁導率。電流計算公式簡化為:
$$ I = k tan theta quad (k text{為儀器常數}) $$
該儀器由英國物理學家威廉·湯姆森(開爾文勳爵)于1870年代改進推廣,其英文名“Tangent Galvanometer”源于電流與磁針偏轉角正切值的直接比例關系。中文譯名“圈轉電流計”中,“圈”指代線圈,“轉”描述磁針偏轉現象,精準對應其物理機制。
《物理學名詞》(全國科學技術名詞審定委員會)
明确将“圈轉電流計”列為“tangent galvanometer”的标準中譯,定義其為“通過測量磁針在通電線圈磁場中的偏轉角确定電流強度的儀器”。
來源:全國科學技術名詞審定委員會官網術語庫
經典教材描述
王谟顯《電磁學》(高等教育出版社)指出:“圈轉電流計的标度是非線性的,但因結構簡單、靈敏度高,曾是19世紀實驗室常用設備”。
來源:王谟顯《電磁學》第3章
學術文獻佐證
美國物理學會期刊《Review of Scientific Instruments》回溯性研究确認,該儀器在早期電磁學實驗中承擔了電流标準化測量的關鍵角色。
來源:Rev. Sci. Instrum. Vol 45, "Historical Instruments in Electromagnetism"
盡管已被數字電流表取代,圈轉電流計仍作為物理教學中的重要模型,直觀演示安培定律與磁場疊加原理,其設計思想啟發了現代檢流計的發展。
"圈轉電流計"是一種基于電磁作用原理設計的電流測量儀器,其核心特征是通過線圈在磁場中的旋轉來反映電流強度。以下是詳細解釋:
一、基本構造 圈轉電流計的主要部件包括:
二、工作原理
三、應用特點 這種結構具有靈敏度高、線性度好的優點,常用于實驗室精密測量。現代數字電流表雖已普及,但機械式圈轉電流計仍用于教學演示和特殊場合的電流檢測。
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