电流表的工作原理.ppt

一、安培力一、安培力 1. 1.安培力的大小：安培力的大小： 2. 2.安培力公式的适用条件；安培力公式的适用条件；一般只适用于匀强磁场或在导线范围内是一个恒量；一般只适用于匀强磁场或在导线范围内是一个恒量； 导线垂直于磁场；导线垂直于磁场；L L为导线的有效长度，为导线的有效长度， 若若B和和I垂直时：垂直时： F=BIL若若B和和I平行时：平行时：F0若若B和和I成时成时角时：角时：F = BILsin任意弯曲的通电导线的等效长度相当于连接导任意弯曲的通电导线的等效长度相当于连接导线两端直线段的长度线两端直线段的长度思考：闭合通电回路在磁场中受安培力多大？思考：闭合通电回路在磁场中受安培力多大？ 二、安培力方向的判定二、安培力方向的判定-左手定则左手定则 1.1.通电导线所受的安培力方向和磁场通电导线所受的安培力方向和磁场B B的方向、的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定. . 2. 2.安培力安培力F的方向总是垂直于磁感线与通电导线的方向总是垂直于磁感线与通电导线构成的平面，既与磁场的方向垂直，又与电流方向垂构成的平面，既与磁场的方向垂直，又与电流方向垂直，但磁场方向与电流方向不一定垂直直，但磁场方向与电流方向不一定垂直 例例1.1.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正确的有力的说法，正确的有 A.A.安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直向垂直 B.B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直最大，此时导线必与磁场方向垂直 C.C.若导线受到的磁场力为若导线受到的磁场力为0 0，导线所在处的磁感应，导线所在处的磁感应强度必为强度必为0 0 D.D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关( ( A BA B ) )三、电流表的工作原理三、电流表的工作原理1、磁电式电表的构造：、磁电式电表的构造： 磁场、螺线弹簧、线圈磁场、螺线弹簧、线圈(连指针刻度等连指针刻度等)2、极靴和铁芯使磁场都沿半径方向辐型均匀分布的、极靴和铁芯使磁场都沿半径方向辐型均匀分布的3、电流表的刻度是均匀的、电流表的刻度是均匀的 磁场对电流的作用力跟电流成正比磁场对电流的作用力跟电流成正比 指针偏转的角度也与电流成正比指针偏转的角度也与电流成正比 4、电表的指针转过的角度：、电表的指针转过的角度：nBLdIkq=5、磁电式仪表的特点、磁电式仪表的特点1.灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的灵敏度高，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。导线很细，允许通过的电流很小。2.电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的3.电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。向转动。四、判断安培力作用下物体运动情况的方法四、判断安培力作用下物体运动情况的方法1、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流，用左、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流，用左手定则判出每微段安培力的方向，最后确定运动方向手定则判出每微段安培力的方向，最后确定运动方向2、特殊位置法：把电流或磁铁拉到一个便于分析的特殊、特殊位置法：把电流或磁铁拉到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向3、等效法：将环形电流和通电螺线管等效成条形磁铁，、等效法：将环形电流和通电螺线管等效成条形磁铁，或将条形磁铁等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线或将条形磁铁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管也可以等效成很多匝的环形电流来分析4、利用结论法：同向电流相互吸引，反向电流相互排、利用结论法：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，两电流平行时无转动趋势；两电流不平行时有转动斥，两电流平行时无转动趋势；两电流不平行时有转动到相互平行且电流方向相同的趋势到相互平行且电流方向相同的趋势 例例2 2如图如图3-113-11所示，在条形磁铁所示，在条形磁铁N N极附近悬挂一个极附近悬挂一个圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示的方向流动时，将会出现下列哪种情况？沿图示的方向流动时，将会出现下列哪种情况？A A线圈向磁铁平移；线圈向磁铁平移；B B线圈远离磁铁平移；线圈远离磁铁平移；C C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁；从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁；D D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁( C ) 例例3：如图在条形磁铁：如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，当线圈极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有从左向右看逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方中通有从左向右看逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？向偏转？解：用解：用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：最简单：条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排斥，而左边的线圈匝数多所以线的电流方向相反，互相排斥，而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。（本题如果用圈向右偏转。（本题如果用“同名磁极相斥，异名磁极相同名磁极相斥，异名磁极相吸吸”将出现判断错误，因为那只适用于线圈位于磁铁外部将出现判断错误，因为那只适用于线圈位于磁铁外部的情况。）的情况。）S N 例例4.4.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图11-2-211-2-2所示的匀强强场中，此时悬线中的张力大小小于铜棒的重所示的匀强强场中，此时悬线中的张力大小小于铜棒的重力，欲使悬线中张力变为力，欲使悬线中张力变为0 0，可采用的方法是，可采用的方法是 A. A.保持原磁场不变，适当增大电流且方向不变保持原磁场不变，适当增大电流且方向不变 B.B.使电流反向，并适当减弱磁场使电流反向，并适当减弱磁场 C.C.电流大小、方向不变，适当增强磁场电流大小、方向不变，适当增强磁场 D.D.使磁场反向，适当增大电流并反向使磁场反向，适当增大电流并反向( A CA C ) 例例5.5.如图如图11-2-411-2-4所示，给一根松弛的导所示，给一根松弛的导体线圈中通上电流，线圈将会体线圈中通上电流，线圈将会A.A.纵向收缩，径向膨胀纵向收缩，径向膨胀 B.B.纵向伸长，径向膨胀纵向伸长，径向膨胀C.C.纵向伸长，径向收缩纵向伸长，径向收缩 D.D.纵向收缩，径向收缩纵向收缩，径向收缩(A) 例例6 6：如图：如图11-2-711-2-7所示，把一重力不计的通电导线水平放在所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流方向电流I I时，导线的运动情况是时，导线的运动情况是( (从上往下看从上往下看) )A.A.顺时针方向转动，同时下降；顺时针方向转动，同时下降；B.B.顺时针方向转动，同时上升；顺时针方向转动，同时上升；C.C.逆时针方向转动，同时下降；逆时针方向转动，同时下降；D.D.逆时针方向转动，同时上升；逆时针方向转动，同时上升；【题后小结】定性判断通电导线【题后小结】定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题：或线圈在安培力作用下的运动问题： 主要方法：主要方法：(1)(1)电流元法；电流元法；(2)(2)特殊位置法；特殊位置法；(3)(3)等效法；等效法；(4)(4)利用结论法；利用结论法；( A A ) 例例6 6：如图：如图11-2-811-2-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则通以垂直纸面向外的电流，则 A. A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用；磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用； B.B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C.C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D.D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用( A A )【题后小结】【题后小结】本题步骤：本题步骤：1 1、先确定电流所在位置的磁场，、先确定电流所在位置的磁场，2 2、再分析其受力、再分析其受力3 3、最终要根据相互作用的原理以确定、最终要根据相互作用的原理以确定 磁体的受力得出最终结果磁体的受力得出最终结果. .若不在中央？若不在中央？ 例例7 7：如图：如图11-2-5(a)11-2-5(a)，相距，相距20cm20cm的两根光滑平行铜导轨，的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为导轨平面倾角为a=37a=370 0，上面放着质量为，上面放着质量为80g80g的金属杆的金属杆abab，整个，整个装置放在装置放在B=0.2TB=0.2T的匀强磁场中的匀强磁场中. . (1) (1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流必须通以多大的电流. . (2) (2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流。导轨上，必须通以多大的电流。( 15A )( 12A ) 例例8 8：如图：如图11-2-611-2-6所示，在同一水平面上的两导轨相所示，在同一水平面上的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg3.6kg，有效长度为，有效长度为2m2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为的电流为5A5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到增加到8A8A时，金属棒的加速度为时，金属棒的加速度为2m/s2m/s2 2，求磁场的磁感强，求磁场的磁感强度度. .B=1.2TB=1.2T 例例9 9：根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制：根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮，其原理如图电磁炮，其原理如图11-11-2-92-9所示，把待发射的炮弹所示，把待发射的炮弹( (导体导体) )放置在强磁场中的两平行放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通入大电流，使炮弹作为一个载流导体在导轨上，给导轨通入大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，试磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，试判断图中炮弹的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射判断图中炮弹的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上可怎么办速度，理论上可怎么办? ?mBILsv2= 例例1111两根相距两根相距L=1mL=1m的光滑平行导线左端接有电的光滑平行导线左端接有电源，右端连接着半径源，右端连接着半径R=0.5mR=0.5m的光滑圆弧形导轨，在的光滑圆弧形导轨，在导轨上搁置一根质量导轨上搁置一根质量m=1Kgm=1Kg的金属棒，整个装置处于的金属棒，整个装置处于竖直向上，磁感应强度竖直向上，磁感应强度B=0.1TB=0.1T的匀强磁场中，当在棒的匀强磁场中，当在棒中通以如图所示方向的瞬时电流时，金属棒受到安培中通以如图所示方向的瞬时电流时，金属棒受到安培力作用从静止起向右滑动，刚好能到达轨道的最高点，力作用从静止起向右滑