课题电流表工作原理

课题 电流表工作原理

教学目的 • 1．知道电流表的构造． • 2．知道电流表内部磁场的分布特点． • 3．能准确判定线圈各边所受磁场力的方向． • 4．会推导线圈所受安培力的力矩，理解电流表的刻度为什么刻上均匀的．

一、构造 • 永久磁铁：马蹄形磁铁 • 圆柱形铁芯 • 铝框、铝框上绕有线圈 • 螺旋弹簧、指针(按在铝框转轴上) • 刻度盘

二、电流表工作原理 • 假如线圈转动，磁极和铁芯之间的两个边所经过的位置其磁场强弱怎样？马蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的，不管线圈转到什么角度，线圈平面与磁感线都平行，且磁场强弱是相同的。

安培力矩与电流强弱的关系 • 1．当线圈通电时，哪个边受安培力作用？方向如何？ • 2．各边受安培力的力臂如何？ • 3．请推导安培力矩．

推导安培力矩(电流表测电流的大小) • 二个边的安培力矩：M2=2M1=BIS 设线框有n匝，则M=nM2=nBIS • 可见，当线圈通电时，要受到安培力矩，必然要绕转动轴转动，结果，螺旋弹簧被卷紧，产生了“反抗”力矩，这种螺旋弹簧有一个特点，它产生的“反抗”力矩与被扭转的角度成正比，即M′=kθ． • 对比F=kx，你能说出M′=kθ中，k的决定因素及意义吗？ • K的物理意义为弹簧扭转单位角度所产生的力矩． • 当安培力矩M与螺旋弹簧产生的力矩M′相平衡时，线框连同指针达到平衡，指针转过一个角度．此时， • M＝M′ • 即nBIS＝kθ • 对电流表：n、B、S、k是不变的． • ∴θ∝I • 指针(线圈)转过的角度与所通过的电流强度成正比．

电流表判断电流方向 当线圈的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。则由指针偏转方向可以知道被测电流方向。

磁电式电流表的优缺点 • 优点：灵敏度高，可以测量很弱的电流 • 缺点：线圈导线很细，允许通过电流很弱，容易烧坏

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