专题 10 电表模型模型界定本模型中涉及电表的结构与工作原理,电表的改装与校正,非理想电表的处理等 模型破解1
电流表的关键构造(1)蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地幅向分布的. (2)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.2.电流表的工作原理线圈中通有电流时,磁场对电流的安培力使线圈发生转动.由于磁场是均匀幅向分布的,不论通电线自转到什么位置,线圈平面都跟磁感线平行,安培力的不随线圈所处的位置书生改变,只与通过的电流成正比.当线圈转动时两弹簧产生阻碍其转动的作用(扭转力矩),此作用的大小与线圈转过的角度(也即指针偏角)成正比,最终指针稳定在两种作用相平衡的位置处,可见指针最终的偏转角度与通过线圈的电流是成正比的.所以通过偏角的值可以反映 I 值的大小,且电流刻度是均匀的
当取最大值时,通过电流表的电流最大,称为满偏电流 Ig,所以使用电流表时应注意不要超过满偏电流 Ig.当通过线圈的电流方向不同时,电流所受安培力的方向不同,线圈转动方向不同,指针偏转方向也不同,故指针的偏转方向可指示电流方向.例1
电流计的主要结构如图甲所示,固定有指针的铝框处在由磁极与软铁芯构成的磁场中,并可绕轴转动
铝框上绕有线圈,线圈的两端与接线柱相连
用两根导线分别将两只电流计的“+”、“-”接线柱相连,如图乙所示,拔动一只电流计的指针,另一只电流计的指针也会转动
为了解释上述现象,有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想,可能正确的是 图1 电流表构造图 图2 电流表工作原理图G+-G+-乙甲铝框SNCNSNSANSBNSD3
电表的改装电流计表头一般只能测量 μA 级电流和 mV 级电压,若要用它来测量较大的电流和电压,或直接测量其他物理量,就必须用通过改装来扩大其量程或改变测量功能
磁电式系列多量程表都是用这种方法实现的
用于改装的 μA 表,习惯上称为“表头”