磁电式仪表.ppt

三、磁电式仪表 电路中物理量的测量离不开电表．例如指针式电流表,电压表,多用电表等.这些电表都叫磁电式仪表,是根据通电导线在磁场中会受到安培力的作用这一原理制成的. 本节讲述磁电式仪表的工作原理有助于我们对各种电表的进一步认识.磁电式仪表是磁场对电流作用力的一个具体应用. 回顾知识: 1. 安培力的大小？ F=BIL 安培力的方向？ 既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。方法：由左手定则判定。 一、仪表的构造 如图所示是磁电式仪表的构造图，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． 二、仪表的工作原理 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到角度，它的平面都跟磁感线平行，当电流通过线圈时，线圈上跟铁柱轴平行的两边都要受到安培力，这两个力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，其大小随线圈转动的角度的增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动． 1.线圈的导线处于蹄形磁铁和圆柱铁芯间均匀辐向分布的匀强磁场中. 2.设导线所处位置磁感应强度大小为B，线框长为L、宽为d、匝数为n，当线圈中通有电流时，安培力对转轴产生力矩：M1=F?d ，其中安培力的大小为：F=nBIL,故安培力的力矩大小为：M1=nBILd=nBIS 3.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，安培力的力矩不变．当线圈转过角 θ,指针偏角也为θ时，两弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力矩M2=kθ(k是劲度系数) 小结： 磁电式仪表主要由永磁铁和可转动的线圈组成，线圈在辐向均匀分布的磁场中. 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越大. 例题分析 1. 下列哪些措施可以提高线圈的灵敏度 （ ） A.增加线圈的匝数； B.增强磁极间的磁感应强度； C.减小线圈的电阻； D.换用不易扭转的弹簧 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：nBIS=kθ 电表的灵敏度可以表示为θ/I=nBS/k， 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；减小k值 正确选项 AB 2、磁场对电流的作用力与电流成正比，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越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱． 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向． * * * 螺旋弹簧 I I N S 指针 永久磁铁 圆柱形 铁心 O O 线圈 (1) 固定部分 蹄形永久磁铁、极掌NS及圆柱形铁心等。 (2) 可动部分 铝框及线圈，两根半轴O和O?，螺旋弹簧及指针。 极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中产生均匀的辐射方向的磁场,可看做匀强磁场. 通电 F S N F F S N F F S N F F S N F 通电 当M1和M2相平衡时，由M1=M2得: nBLd I k q = 三 、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 3.电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。 线圈停止转动 分析