电流表的工作原理

第三章磁场§4电流表的工作原理电路中物理量的测量离不开电表．电压表、电流表、欧姆表的表头都是电流表．对电流表的深层理解有助于我们对各种电表的进一步认识，磁场对电流的作用在电流表中是一个具体的应用．磁电式电流表的原理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．磁电式电流表的原理【说明】由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到角度，它的平面都跟磁感线平行，当电流通过线圈时，线圈上跟铁柱轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转动，线圈转动时螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度的增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动．设导线所处位正用感应强度大小为B，线框长为L、宽为d、匝数为n，当线圈中通有电流I时，安培力对转轴产生力矩：M1=F•d，其中安培力的大小为：F=nBIL,故安培力的力矩大小为：M1=nBILd=nBIS。2、安培力的力矩：磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大。当线圈发生转动，不论通电线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，安培力的力矩不变．3、安培力的力矩越大．线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱．nBLdIkθ=当线圈转过角θ指针偏角也为θ时，两弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力矩M2=kθ当M1和M2相平衡时，由M1=M2得:三、磁电式电流表的特点1．电流和安培力成正比，表盘的刻度均匀，I．当线圈中的电流方向改变，安培力方向也改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。2．灵敏度高，但过载能力差．可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小。3．满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。例.下列哪些措施可以提高线圈的灵敏度（）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.换用不易扭转的弹簧解析：电流表工作时，安培力产生的力矩和螺旋弹簧产生的力矩相平衡，即：nBIS=kθ电表的灵敏度可以表示为θ/I=nBS/k，可见，提高电流表的灵敏度可以：增加线圈的匝数；增强磁感应强度；增大线圈的面积；减小k值。正确选项AB。例：在研究平行板电容器的电容跟哪些因素有关的演示实验中，为测量已充电的平行板电容器两极间的电势差，要用静电计；能用磁电式电压表吗？为什么？不能，磁电式电压表会把电容器放电。如图所示，磁电式电流表中的磁场是均匀地辐向分布的，线圈两侧所在位置的磁感强度B=0.002T，线圈是边长a=1cm的正方形，共N=100匝．线圈每偏转1°，线圈需产生力矩为M0=2.5×10-8N·m．求：(1)当线圈中电流为0.6毫安时，指针将转过多少度?(2)如果指针的最大偏转角为120°，则这只电流计量程是多少?(3)当指针偏转角为40°角时，通入线圈的电流多大?B磁电式电流表主要由永磁铁和可转动的线圈组成，线圈在辐向均匀分布的磁场中.线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大.小结：谢谢听讲！