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第三节 电流表的工作原理 ★预习引导 仔细观察演示电表，看看电流表(表头)主要由哪些部件组成? 电流表的工作原理是什么？ 蹄形磁铁和铁芯间的磁场分布有什么特点?为什么要设计成这种特点的磁场？ 电流表的刻度是均匀的吗？ ★读书自检 1. 电流表是测定电流的__________和__________的电学仪器. 2. 常用的电流表是磁电式仪表，其构造是：在一个很强的__________磁铁的两极有一个固定的__________形铁芯，铁芯外面有一个可以绕轴转动的_________，上面绕有____________，它的转轴上装有两个__________和一个_________，线圈的两端分别接在这两个_______________________. 3. 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是_____________分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线__________. 4. 磁场对电流的作用跟电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩__________，线圈和指针偏转的角度就_________.由此，根据指针偏转的角度的大小，就可以知道被测电流的强弱. 5. 磁电式仪表的优点是___________，可以测很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线_____________，允许通过的电流_____________________.. ★要点精析 1．电流表及其构造 ⑴．电流表 电流表是测定电流强弱和方向的电学仪器。实验时经常使用的电流表是磁电式仪表。 ⑵．构造 电流表的构造是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. 2. 电流表的工作原理 ⑴. 均匀辐向磁场 蹄形磁铁和铁芯间的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. 线圈所处的磁感应强度的大小都相同. ⑵. 安培力力矩 当电流通过线圈的时候, 线圈上跟铁柱轴线平行的两边都受到安培力, 这两个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, 其大小随线圈转动角度的增大而增大. 当这种阻碍线圈转动的力矩增大到同安培力产生的使线圈发生转动的力矩相平衡时,线圈停止转动. ⑶. 测电流大小 磁场对电流的作用力跟电流成正比, 因而线圈中的电流越大, 安培力产生的力矩也越大, 线圈和指针偏转的角度也就越大. 因此, 根据指针偏转的角度的大小, 可以知道被测电流的强弱. ⑷. 测电流方向 当线圈中的电流方向改变时, 安培力的方向随着改变, 指针的偏转方向也随着改变. 所以, 根据指针的偏转方向, 可以知道被测电流的方向. 3. 磁电式电流表的优缺点 ⑴. 优点: 灵敏度高, 可以测很弱的电流 ⑵. 缺点: 允许通过的电流很小, 易过载. 4. 为什么电流表的刻度是均匀的? 线框在均匀辐向磁场中转动, 由于线框始终与磁场方向平行，因此安培力的力臂不变, 又F=NBIL, 所以安培力的力矩M=NBIS, 与电流成正比例 弹簧阻力矩与安培力矩平衡时, 线框停止转动, 此时有NBSI=kθ, θ与I成正比, 所以电流表的刻度是均匀的 5. 电流表的灵敏度 由NBSI=kθ, 得θ=, 则电流计的灵敏度可表示为: C== 由此式可知, 除了尽可能减小摩擦阻力之外, 还可以通过增加N、 B、S和减小k来提高电流计的灵敏度. ★应用演练 【例1】关于磁电式电流表, 下列说法正确的是 BCD 电流表的线圈处于匀强磁场中. 电流表的线圈处于均匀辐向磁场中. 电流表的线圈受到磁力矩作用发生偏转的同时还受到阻碍它转动的机械力矩作用. 电流表指针的偏转角与所测的电流成正比 【例2】有一个电流表接在电动势为E, 内阻为r (r经过处理, 阻值很大)的电池两端, 指针偏转了30°角, 如果将其接在电动势为2E, 内阻为2r的电池两端, 其指针的偏转角θ为C 60° B. 30° C. 30°＜θ＜60° D. θ＞60°． 〖点评〗 ★同步练习 1. 磁电式电流表的优点是AB 体积小, 轻巧． 灵敏度高. 可以测很大的电流 以上三点都具备． 2. 磁电式电流表的有关说法,下列正确的是BC A. 电流表的工作原理是安培力通过导线的加速作用 B. 电流表的工作原理是安培力通过线框的转动作用 C. 电流表指针的偏转角与所通电流成正比 D. 电流表指针的偏转角与所通电流成反比 3. 磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的, 目的是C A.