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1、第三节第三节 电流表的工作原理电流表的工作原理认知目标认知目标 1. 知道电流表的基本构造知道电流表的基本构造2知道电流表测电流大小和方向的基本原知道电流表测电流大小和方向的基本原理理3了解电流表的基本特点了解电流表的基本特点 教学过程：教学过程：n2.安培力的方向？安培力的方向？n 既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。 即安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导即安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在平面。方法：由左手定则判定。线所在平面。方法：由左手定则判定。引入新课：引入新课：本节讲述电流表的工作原理，是根据磁场对电本节讲述电流表的工作原理，是根据磁场
2、对电流作用力的一个具体应用，请问：流作用力的一个具体应用，请问：1. 安培力的大小？安培力的大小？ F=BIL阅读课文，然后回答阅读课文，然后回答.电流表主要由哪电流表主要由哪几部分组成的？几部分组成的？ n电流表的组成：蹄形磁铁、铁芯、铝框、电流表的组成：蹄形磁铁、铁芯、铝框、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘 一、一、 电流表的结构电流表的结构电流表各部分的构造：电流表各部分的构造： （1）蹄形磁铁和铁芯间的）蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐磁场是均匀地辐 向分布的向分布的（2）铝框上绕有线圈，铝）铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个
3、指针旋弹簧和一个指针图二、线框在匀强磁场中的磁力矩二、线框在匀强磁场中的磁力矩 abcdO/OB当线圈平面与磁场平行时，求线圈所受的安培当线圈平面与磁场平行时，求线圈所受的安培力的总力矩力的总力矩.ab=cd=L1,bc=ad=L2,线圈中的电流强度为线圈中的电流强度为I 两边安培力的大小为两边安培力的大小为 F=BIL1 线圈所受安培力的总力矩线圈所受安培力的总力矩M=2 M1 BIL1L2=BIS.安培力力臂为安培力力臂为Fa(b)Fd(c)BOab所受安培力的力矩所受安培力的力矩M1= BIL1如果是如果是N匝线圈，则线圈所受安培力的力矩匝线圈，则线圈所受安培力的力矩为多大？为多大？ 线
4、圈所受安培力的力矩为线圈所受安培力的力矩为M=NBIS.O/OabcdB如果是如果是N匝线圈，当线圈平面与磁场方向成匝线圈，当线圈平面与磁场方向成角角时，线圈所受安培力的力矩又为多大？时，线圈所受安培力的力矩又为多大？Fa(b)Fd(c)Bab、cd边受的安培力边受的安培力仍为平面与仍为平面与B平行时的平行时的大小，但这一对力的大小，但这一对力的力臂均变为力臂均变为 则线圈所受安培力的力矩为则线圈所受安培力的力矩为M=NBIScos.Fa(b)Fd(c)B当线圈平面与磁感线垂直时，磁力矩为零当线圈平面与磁感线垂直时，磁力矩为零.总结：总结：n1在在匀强磁场，匀强磁场，转轴转轴OO/ B的条件下
5、，的条件下，M与线圈的形状无关与线圈的形状无关.n2当线圈平面与磁感线平行时，当线圈平面与磁感线平行时，00，磁，磁力矩最大；力矩最大；M=NBIS.n当线圈平面与磁感线垂直时，当线圈平面与磁感线垂直时，900，磁，磁力矩为零力矩为零.三、电流表的工作原理三、电流表的工作原理n1.线圈的导线处于蹄形磁铁和线圈的导线处于蹄形磁铁和圆柱铁芯间均匀辐向分布的磁圆柱铁芯间均匀辐向分布的磁场中场中.n2.设线圈所处位置磁感应强度大小为设线圈所处位置磁感应强度大小为B，线框，线框长为长为L1、宽为、宽为L2 、匝数为、匝数为N，当线圈中通有，当线圈中通有电流电流I时，由于线圈平面与磁感线平行，时，由于线圈
6、平面与磁感线平行，n00，磁力矩最大；故安培力的力矩大小为：，磁力矩最大；故安培力的力矩大小为：M1=NBIL1 L2 =NBIS3.当线圈发生转动，不论通电线圈转到什当线圈发生转动，不论通电线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，安培么位置，它的平面都跟磁感线平行，安培力的力矩不变当线圈转过角力的力矩不变当线圈转过角指针偏角也指针偏角也为为时，两弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力时，两弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力矩矩M2=k对比对比F=kx可知，可知， M2=k中中k决定于螺旋弹簧决定于螺旋弹簧的材料，金属丝的粗细、形状、螺旋半径等；的材料，金属丝的粗细、形状、螺旋半径等；由由k=M2/知知k的
7、物理意义为弹簧扭转单的物理意义为弹簧扭转单位角度所产生的力矩位角度所产生的力矩. n当当M1和和M2相平衡时相平衡时线圈就停在某一偏角线圈就停在某一偏角上，上，固定在转轴上的指针也转过同样的偏角固定在转轴上的指针也转过同样的偏角，并，并指示刻度盘上的某一刻度，从刻度的指示数就指示刻度盘上的某一刻度，从刻度的指示数就可以测得电流强度可以测得电流强度.NBSIkq q=由由M1=M2可得可得NBIS=k， （1）对于同一电流表）对于同一电流表N、B、S和和k为不变量，为不变量，所以所以I,可见可见与与I一一对应，从而用指针的一一对应，从而用指针的偏角来测量电流强度偏角来测量电流强度I的值；的值；（
8、2）因）因I,随随I的变化是线性的，所以的变化是线性的，所以表盘的刻度是均匀的表盘的刻度是均匀的.四四 、磁电式仪表的特点、磁电式仪表的特点n1.灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制灵敏度高，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。线圈的导线很细，允许通过的电流很小。n2.电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的均匀的n3.电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。相反方向转动。1.复述电流表中磁场的分布特点复述电流表中磁场的分布特点.2.对电流表的指针，在什么情况下静止在某刻度
9、？对电流表的指针，在什么情况下静止在某刻度？ 五、练习五、练习答：答：1.电流表中磁场是均匀地辐向分布的，不管通电线电流表中磁场是均匀地辐向分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行.2.当安培力矩当安培力矩M1和螺旋弹簧产生的力矩和螺旋弹簧产生的力矩M2相平衡时，相平衡时，线框连同指针达到平衡，静止在某一刻度线框连同指针达到平衡，静止在某一刻度 例题分析例题分析n3. 下列哪些措施可以提高线圈的灵敏度下列哪些措施可以提高线圈的灵敏度 （ ）nA.增加线圈的匝数；增加线圈的匝数；nB.增强磁极间的磁感应强度；增强磁极间的磁感应强度；nC.减小
10、线圈的电阻；减小线圈的电阻；nD.换用不易扭转的弹簧换用不易扭转的弹簧n电流表工作时，安培力产生的力矩和螺旋弹电流表工作时，安培力产生的力矩和螺旋弹簧产生的力矩相平衡，即：簧产生的力矩相平衡，即：NBIS=kn电表的灵敏度可以表示为电表的灵敏度可以表示为/I=NBS/k，n可见，提高电流表的灵敏度可以：增加线圈可见，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；的匝数；增强磁感应强度；增大线圈的面积；减小减小k k值值n正确选项正确选项 AB AB课后小结课后小结n1.磁场对通电线圈的作用磁场对通电线圈的作用磁力矩磁力矩.n（1）磁场与通电线圈平行时，磁力矩最大，）磁场与通电线圈平行时，磁力矩最大，Mm=NBIS,这里这里N、S分别为线圈的匝数和面积分别为线圈的匝数和面积.n（2）当磁场与通电线圈垂直时）当磁场与通电线圈垂直时M=0.n（3）磁场与通电线圈的平面成）磁场与通电线圈的平面成角时，磁力矩角时，磁力矩M=NBIScos.n注意：磁力矩的公式与线圈的形状无关注意：磁力矩的公式与线圈的形状无关.n2.电流表电流表n（1）结构）结构 （2）磁场分布特点）磁场分布特点 （3）工作原理）工作原理
