電流表的工作原理

1、 一、安培力一、安培力 1. 1.安培力的大小：安培力的大?。?2. 2.安培力公式的適用條件；安培力公式的適用條件；一般只適用于勻強磁場或在導(dǎo)線范圍內(nèi)是一個恒量；一般只適用于勻強磁場或在導(dǎo)線范圍內(nèi)是一個恒量； 導(dǎo)線垂直于磁場；導(dǎo)線垂直于磁場；L L為導(dǎo)線的有效長度，為導(dǎo)線的有效長度， 若若B和和I垂直時：垂直時： F=BIL若若B和和I平行時：平行時：F0若若B和和I成時成時角時：角時：F = BILsin任意彎曲的通電導(dǎo)線的等效長度相當(dāng)于連接導(dǎo)任意彎曲的通電導(dǎo)線的等效長度相當(dāng)于連接導(dǎo)線兩端直線段的長度線兩端直線段的長度思考：閉合通電回路在磁場中受安培力多大？思考：閉合通電回路在磁場中受安培

2、力多大？ 二、安培力方向的判定二、安培力方向的判定-左手定則左手定則 1.1.通電導(dǎo)線所受的安培力方向和磁場通電導(dǎo)線所受的安培力方向和磁場B B的方向、的方向、電流方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來判定電流方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來判定. . 2. 2.安培力安培力F的方向總是垂直于磁感線與通電導(dǎo)線的方向總是垂直于磁感線與通電導(dǎo)線構(gòu)成的平面，既與磁場的方向垂直，又與電流方向垂構(gòu)成的平面，既與磁場的方向垂直，又與電流方向垂直，但磁場方向與電流方向不一定垂直直，但磁場方向與電流方向不一定垂直 例例1.1.下列關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中受安培下列關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中受安培力的說法，正確的有

3、力的說法，正確的有 A.A.安培力的方向與磁場方向垂直，同時又與電流方安培力的方向與磁場方向垂直，同時又與電流方向垂直向垂直 B.B.若某段導(dǎo)線在磁場中取某一方向時受到的磁場力若某段導(dǎo)線在磁場中取某一方向時受到的磁場力最大，此時導(dǎo)線必與磁場方向垂直最大，此時導(dǎo)線必與磁場方向垂直 C.C.若導(dǎo)線受到的磁場力為若導(dǎo)線受到的磁場力為0 0，導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)，導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度必為強度必為0 0 D.D.安培力的大小只跟磁場的強弱和電流有關(guān)安培力的大小只跟磁場的強弱和電流有關(guān)( ( A BA B ) )三、電流表的工作原理三、電流表的工作原理1、磁電式電表的構(gòu)造：、磁電式電表的構(gòu)造： 磁場、螺線

4、彈簧、線圈磁場、螺線彈簧、線圈(連指針刻度等連指針刻度等)2、極靴和鐵芯使磁場都沿半徑方向輻型均勻分布的、極靴和鐵芯使磁場都沿半徑方向輻型均勻分布的3、電流表的刻度是均勻的、電流表的刻度是均勻的 磁場對電流的作用力跟電流成正比磁場對電流的作用力跟電流成正比 指針偏轉(zhuǎn)的角度也與電流成正比指針偏轉(zhuǎn)的角度也與電流成正比 4、電表的指針轉(zhuǎn)過的角度：、電表的指針轉(zhuǎn)過的角度：nBLdIkq=5、磁電式儀表的特點、磁電式儀表的特點1.靈敏度高，可以測量很弱的電流，但是繞制線圈的靈敏度高，可以測量很弱的電流，但是繞制線圈的導(dǎo)線很細，允許通過的電流很小。導(dǎo)線很細，允許通過的電流很小。2.電流和安培力成正比，所以

5、電流表的刻度是均勻的電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的3.電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉(zhuǎn)動。向轉(zhuǎn)動。四、判斷安培力作用下物體運動情況的方法四、判斷安培力作用下物體運動情況的方法1、電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流，用左、電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流，用左手定則判出每微段安培力的方向，最后確定運動方向手定則判出每微段安培力的方向，最后確定運動方向2、特殊位置法：把電流或磁鐵拉到一個便于分析的特殊、特殊位置法：把電流或磁鐵拉到一個便于分析的特殊位置后再判斷所受安培力的方向，從而確定運動方向位置后再判斷所受安

6、培力的方向，從而確定運動方向3、等效法：將環(huán)形電流和通電螺線管等效成條形磁鐵，、等效法：將環(huán)形電流和通電螺線管等效成條形磁鐵，或?qū)l形磁鐵等效成環(huán)形電流或通電螺線管。通電螺線或?qū)l形磁鐵等效成環(huán)形電流或通電螺線管。通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析4、利用結(jié)論法：同向電流相互吸引，反向電流相互排、利用結(jié)論法：同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，兩電流平行時無轉(zhuǎn)動趨勢；兩電流不平行時有轉(zhuǎn)動斥，兩電流平行時無轉(zhuǎn)動趨勢；兩電流不平行時有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢到相互平行且電流方向相同的趨勢 例例2 2如圖如圖3-113-11所示，在條形磁鐵所示

7、，在條形磁鐵N N極附近懸掛一個極附近懸掛一個圓線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中電流圓線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中電流沿圖示的方向流動時，將會出現(xiàn)下列哪種情況？沿圖示的方向流動時，將會出現(xiàn)下列哪種情況？A A線圈向磁鐵平移；線圈向磁鐵平移；B B線圈遠離磁鐵平移；線圈遠離磁鐵平移；C C從上往下看，線圈順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵；從上往下看，線圈順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵；D D從上往下看，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵從上往下看，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵( C ) 例例3：如圖在條形磁鐵：如圖在條形磁鐵N極附近懸掛一個線圈，當(dāng)線圈極附近懸掛一個線圈，當(dāng)線圈中通有從左

8、向右看逆時針方向的電流時，線圈將向哪個方中通有從左向右看逆時針方向的電流時，線圈將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？向偏轉(zhuǎn)？解：用解：用“同向電流互相吸引，反向電流互相排斥同向電流互相吸引，反向電流互相排斥”最簡單：最簡單：條形磁鐵的等效螺線管的電流在正面是向下的，與線圈中條形磁鐵的等效螺線管的電流在正面是向下的，與線圈中的電流方向相反，互相排斥，而左邊的線圈匝數(shù)多所以線的電流方向相反，互相排斥，而左邊的線圈匝數(shù)多所以線圈向右偏轉(zhuǎn)。（本題如果用圈向右偏轉(zhuǎn)。（本題如果用“同名磁極相斥，異名磁極相同名磁極相斥，異名磁極相吸吸”將出現(xiàn)判斷錯誤，因為那只適用于線圈位于磁鐵外部將出現(xiàn)判斷錯誤，因為那只適用于線圈位于磁鐵外

9、部的情況。）的情況。）S N 例例4.4.一根通有電流的直銅棒用軟導(dǎo)線掛在如圖一根通有電流的直銅棒用軟導(dǎo)線掛在如圖11-2-211-2-2所示的勻強強場中，此時懸線中的張力大小小于銅棒的重所示的勻強強場中，此時懸線中的張力大小小于銅棒的重力，欲使懸線中張力變?yōu)榱?，欲使懸線中張力變?yōu)? 0，可采用的方法是，可采用的方法是 A. A.保持原磁場不變，適當(dāng)增大電流且方向不變保持原磁場不變，適當(dāng)增大電流且方向不變 B.B.使電流反向，并適當(dāng)減弱磁場使電流反向，并適當(dāng)減弱磁場 C.C.電流大小、方向不變，適當(dāng)增強磁場電流大小、方向不變，適當(dāng)增強磁場 D.D.使磁場反向，適當(dāng)增大電流并反向使磁場反向，適當(dāng)

10、增大電流并反向( A CA C ) 例例5.5.如圖如圖11-2-411-2-4所示，給一根松弛的導(dǎo)所示，給一根松弛的導(dǎo)體線圈中通上電流，線圈將會體線圈中通上電流，線圈將會A.A.縱向收縮，徑向膨脹縱向收縮，徑向膨脹 B.B.縱向伸長，徑向膨脹縱向伸長，徑向膨脹C.C.縱向伸長，徑向收縮縱向伸長，徑向收縮 D.D.縱向收縮，徑向收縮縱向收縮，徑向收縮(A) 例例6 6：如圖：如圖11-2-711-2-7所示，把一重力不計的通電導(dǎo)線水平放在所示，把一重力不計的通電導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流方向電

11、流I I時，導(dǎo)線的運動情況是時，導(dǎo)線的運動情況是( (從上往下看從上往下看) )A.A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降；順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降；B.B.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升；順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升；C.C.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降；逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降；D.D.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升；逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升；【題后小結(jié)】定性判斷通電導(dǎo)線【題后小結(jié)】定性判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運動問題：或線圈在安培力作用下的運動問題： 主要方法：主要方法：(1)(1)電流元法；電流元法；(2)(2)特殊位置法；特殊位置法；(3)(3)等效法；等效法；(4)(4)利用結(jié)論法；利用結(jié)論法；( A

12、 A ) 例例6 6：如圖：如圖11-2-811-2-8所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則通以垂直紙面向外的電流，則 A. A.磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用；磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用； B.B.磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用 C.C.磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用 D.D.磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦

13、力作用磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用( A A )【題后小結(jié)】【題后小結(jié)】本題步驟：本題步驟：1 1、先確定電流所在位置的磁場，、先確定電流所在位置的磁場，2 2、再分析其受力、再分析其受力3 3、最終要根據(jù)相互作用的原理以確定、最終要根據(jù)相互作用的原理以確定 磁體的受力得出最終結(jié)果磁體的受力得出最終結(jié)果. .若不在中央？若不在中央？ 例例7 7：如圖：如圖11-2-5(a)11-2-5(a)，相距，相距20cm20cm的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面傾角為導(dǎo)軌平面傾角為a=37a=370 0，上面放著質(zhì)量為，上面放著質(zhì)量為80g80g的金屬桿的金屬桿abab，整

14、個，整個裝置放在裝置放在B=0.2TB=0.2T的勻強磁場中的勻強磁場中. . (1) (1)若磁場方向豎直向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，若磁場方向豎直向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流必須通以多大的電流. . (2) (2)若磁場方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在若磁場方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。( 15A )( 12A ) 例例8 8：如圖：如圖11-2-611-2-6所示，在同一水平面上的兩導(dǎo)軌相所示，在同一水平面上的兩導(dǎo)軌相互平行，并處在豎直向上的勻強磁場中，一根質(zhì)量為互平行，并處在豎直向上的勻強磁場中，一根質(zhì)

15、量為3.6kg3.6kg，有效長度為，有效長度為2m2m的金屬棒放在導(dǎo)軌上，當(dāng)金屬棒中的金屬棒放在導(dǎo)軌上，當(dāng)金屬棒中的電流為的電流為5A5A時，金屬棒做勻速運動；當(dāng)金屬棒中的電流時，金屬棒做勻速運動；當(dāng)金屬棒中的電流增加到增加到8A8A時，金屬棒的加速度為時，金屬棒的加速度為2m/s2m/s2 2，求磁場的磁感強，求磁場的磁感強度度. .B=1.2TB=1.2T 例例9 9：根據(jù)磁場對電流會產(chǎn)生作用力的原理，人們研制：根據(jù)磁場對電流會產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置電磁炮，其原理如圖電磁炮，其原理如圖11-11-2-92-9所示，把待發(fā)射的炮彈所示

16、，把待發(fā)射的炮彈( (導(dǎo)體導(dǎo)體) )放置在強磁場中的兩平行放置在強磁場中的兩平行導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通入大電流，使炮彈作為一個載流導(dǎo)體在導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通入大電流，使炮彈作為一個載流導(dǎo)體在磁場作用下沿導(dǎo)軌加速運動，并以某一速度發(fā)射出去，試磁場作用下沿導(dǎo)軌加速運動，并以某一速度發(fā)射出去，試判斷圖中炮彈的受力方向，如果想提高某種電磁炮的發(fā)射判斷圖中炮彈的受力方向，如果想提高某種電磁炮的發(fā)射速度，理論上可怎么辦速度，理論上可怎么辦? ?mBILsv2= 例例1111兩根相距兩根相距L=1mL=1m的光滑平行導(dǎo)線左端接有電的光滑平行導(dǎo)線左端接有電源，右端連接著半徑源，右端連接著半徑R=0.5mR=0.5m的光滑圓弧形導(dǎo)軌，在的光滑圓弧形導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上擱置一根質(zhì)量導(dǎo)軌上擱置一根質(zhì)量m=1Kgm=1Kg的金屬棒，整個裝置處于的金屬棒，整個裝置處于豎直向上，磁感應(yīng)強度豎直向上，磁感應(yīng)強度B=0.1TB=0.1T的勻強磁場中，當(dāng)在棒的勻強磁場中，當(dāng)在棒中通以如圖所示方向的瞬時電流時，金屬棒受到安培中通以如圖所示方向的瞬時電流時，金屬棒受到安培力作用從靜止起向右滑動，剛好能到達軌道的最高點，力作用從靜止起向右滑動，剛好能到達軌道的最高點，求通電過程中通過金屬棒的電量。求通電過程中通過金屬棒的電量。RBI 例例1010：如圖：如圖11-2-1011-2-10所示