电流表的工作原理--转

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1、年级高二学科物理版本通用版内容标题电流表的工作原理编稿老师朱爱农【本讲主要内容】电流表的工作原理电流表工作原理、磁力距【知识掌握】【知识点精析】（一）电流表的构造如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流通过这两个弹簧流入线圈。电流表主要是由永磁铁和可转动的线圈组成（二）电流表的工作原理设线圈的导线所处位置的磁感应强度大小为B，线框长为

2、L，宽为d，线圈匝数为n，通有电流I时，安培力对转轴的磁力矩为1.线圈的导线处于蹄形磁铁和铁芯间辐向均匀分布的磁场中，如图所示。第13页版权所有不得复制2.磁力矩，其中安培力，所以。线圈不管转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，磁力矩不变。3.两弹簧的扭转力矩，为线圈转动的角度（指针的偏角），阻碍线圈的转动。4.与相平衡时指针的偏角由得：。（三）磁电式电流表的特点1.表盘的刻度均匀，。2.灵敏度高，但过载能力差3.满偏电流，内阻反映了电流表的最主要特性。（四）通电线圈在匀强磁场中所受的磁力矩1.计算公

3、式设匝数为n的正方形线圈abcd边长为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁场方向间的夹角为，如图所示，则当线圈中通有电流I时，线圈所受的磁力矩。ab、cd边所受安培力。所以磁力矩磁力矩计算公式的一般表示：讨论：线圈在什么位置所受的磁力矩最大或最小。2.磁力矩计算公式的适用条件第13页版权所有不得复制（1）匀强磁场，转轴O垂直于磁场，但与轴的位置无关。（2）任意形状的平面线圈，只要线圈所围面积为S就可代入计算。【解题方法指导】例1.一单匝线圈abcd，面积为S，通入电流为I。方向如图所示，在

4、磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与B成角，此时线圈所受的磁力矩为（）A.；顺时针B.；逆时针C.；顺时针D.；逆时针解析：由左手定则可判知线框左边ab所受安培力竖直向下，右边cd所受安培力竖直向上，而bc边和ad边所受安培力相互抵消，所以通电线圈在匀强磁场中所受的总力矩，即磁力矩为。根据ab边和cd边的受力，可以肯定通电线圈将沿逆时针方向转动，所以磁力矩的方向为逆时针方向，故选项D是正确的。说明：有关力矩的知识（杠杆原理）在初中就已学习过，在此只不过产生力矩的力是安培力罢了，所以把该力矩称为磁力矩

5、。对磁力矩的正确理解和计算是解决本题的关键。【考点突破】【考点指要】1.明确各种图示下电流方向、磁场方向与安培力方向的关系，及安培力大小的计算。2.理解电流表的工作原理及磁电式电表的优、缺点。3.高考中多以选择题做考查。【典型例题分析】例2.如图所示，质量均匀分布的正方形金属线框可绕Z轴无摩擦地转动，线框每边长，每边质量，沿y轴正方向的匀强磁场的磁感应强度大小，线框平衡在图示位置时与竖直方向的夹角，求线框内的电流大小和方向。第13页版权所有不得复制解析：磁场对通电线框的安培力矩（磁力矩）为。线框的重力

6、对转轴的力矩为根据具有固定转动轴物体平衡的条件有由左手定则可以判定，线框中的电流方向沿方向观察为逆时针。例3.下列哪些措施可以提高电流的灵敏度（）A.增加线圈的匝数B.增强磁极间的磁感应强度C.减小线圈的电阻D.换用不易被扭转的螺旋弹簧解析：电流表工作时，磁力矩和螺旋弹簧产生的机械力矩相平衡，即电流表的灵敏度可表示为，可见，提高电流表的灵敏度，可以通过增加线圈匝数n，增强磁感应强度B，加大线圈面积S或减小k（选用容易被扭转的螺旋弹簧）来实现。正确选项为AB。说明：理解灵敏度的意义，即通过单位电流时，指

7、针偏转过的角度。例4.电流计的磁场为均匀辐向分布的磁场，如图所示，线框abcd的边长为，，共有50匝，线框两边所在位置的磁感应强度为。已知线框每偏转1°，弹簧产生的阻碍线框转动力矩为。问：第13页版权所有不得复制（1）线圈中电流为时，指针将转过多少度？（2）如果指针的最大偏转为90°，则这只电流计的量程是多少？（3）当指针的偏转角为40°时，通入线框的电流是多大？解析：因为磁场是均匀辐向分布的，所以线框平面始终跟磁感线平行。线框不转动时，磁力矩跟弹簧力矩相平衡，所以（1）平衡时有。（2）最大允许电流（

8、量程）对应指针的最大偏角，故有：（3）偏转角40°时，弹簧力矩为说明：本题是一个电流表工作原理的实际应用题，通过本题考查应用了力矩平衡的有关知识，望同学们能通过该题进一步加深对电流表工作原理的了解。【达标测试】1.一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示，导线上的电流由左向右流过。当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90°的过程中，导线所受的安培力（）第13页版权所有不得复制A.大小不变，方向也不变B.大小为零逐渐增大，方向随时改变C.大小由零逐