文档介绍：电流表原理
一. 教学内容
二. 知识要点
1. 用左手定则判定通电导线在磁场中受安培力的方向;能分析通电导体的运动情况。
2. 初步掌握安培力的综合应用问题。
3. 会求线圈在匀强磁场中所受磁力矩。
4. 知道电流表的基本构造及工作原理。
三. 疑难解析
1. 在用左手定则判定通电导线受安培力方向时关键是弄清通电导线所在位置的磁场方向,抓住安培力F垂直于电流I和磁感应强度B所确定的平面来准确判定安培力的方向。
2. 判断安培力作用下物体的运动方向一般有以下几种方法:①电流元法:即把整段电流等效为多段直线电流元。运用左手定则判断每小段电流元所受安培力的方向。从而判断出整段电流所受合力方向,最后确定运动方向;②特殊值法:把电流或磁铁转到—个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向,从而确定运动方向;③等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管;通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析;④利用结论法:两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。两电流不平行时,有转动到相互平行且方向相同的趋势。
3. 安培力和其他用力一样,可有冲量,也可做功,注意在解题过程中综合分析问题,理清思路,形成方法从而提高能力。
4. N匝通电矩形线圈在匀强磁场中所受的磁力矩如图1所示,当线圈平面与磁感线夹角为θ时,磁场力相对轴OO’的力矩为M=NIBScosθ。①当θ=0时,磁力矩最大,为M=NIBS;②当θ=90°时,磁力矩为零;③只要转轴与磁感线垂直,不论转轴与线圈相对位置如何,不论线圈的形状如何,通电线圈所受磁力矩的最大值均为M=NIBS。
图1
5. 磁电式电流表的结构和工作原理:磁电式电流表主要由磁场和线圈两部分组成(结构如图
2)。由于蹄形磁铁和铁心间的磁场是辐向均匀分布的,因此不管通电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行。因此,磁力矩与线圈中电流成正比(与线圈位置无关);当通电线圈转动时,螺旋弹簧将被扭动,产生一个阻碍线圈转动的阻力矩,其大小与线圈转过的角度成正比,当磁力矩与螺旋弹簧中的阻力矩相等时,线圈停止转动,此时指针偏转的角度与电流成正比,
故电流表的刻度是均匀的。
图2
6. 磁电式电流表的优点:灵敏度高,:量程较小(允许通过的电流较小)。因而只能用来测量很小的电流。
【典型例题】
[例1] 如图1所示,把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平
放在蹄形磁铁磁极的正上方,当通以图示方向的电流时,导线的运动情况是(从上往下看)( )
图1
A. 顺时针方向转动,同时下降 B. 顺时针方向转动,同时上升
C. 逆时针方向转动,同时下降 D. 逆时针方向转动,同时上升
解析:两个磁极对电流的安培力方向不同,把电流分为两部分,左半部分受力方向向外,右半部分受力向里。从上往下看,通电导线将沿着逆时针方向转动。当导线转到垂直于纸面的方向时,电流受力向下,导线将向下运动。所以C选项正确。
[例2] 如图2所示。水平桌面上放置的U形金属导轨,串接有电源。现将两根质量相等的裸导线L1和L2放在导轨边缘上。方向与导轨垂直,导轨所在的平面有一个方向向上的匀强磁场。当合上开关后,两根导线便