指针式直流电流表怎么接线(磁电式电流表)
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指针式直流电流表怎么接线(磁电式电流表)
在电流表扩大量程和改装成电压表的实验中,提到的“表头”究竟是是什么?它就是磁电式电流表。
1.结构
磁电式电流表结构示意图:
如图展示了我们实验中常用的磁电式电流表的结构,它所依据的物理学原理就是通电线圈因受安培力而转动。
磁电式电流表最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。线圈在磁场中受力的情况如图所示。
2.工作原理
(1)当电流通过线圈时,线圈上跟转轴平行的两边都要受到安培力,这两个力产生的力矩M安=BIS(式中n为匝数,S为线圈面积)使线圈发生转动.
(2)线圈转动时又使螺旋弹簧被扭动,产生阻碍线圈转动的力矩M弹=kθ,其大小随线圈转动角度的增大而增大,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,线圈停止指针转动,成了纯电阻.如图所示.
(3)由M安=nBIS=kθ=M弹,得θ=nBSI/k∝I,可知根据指针的偏转角度的大小,可以知道被测电流的强弱,且刻度是均匀的.
当电流通过线圈时,导线受到安培力的作用。由左手定则可以判定,线圈左右两边所受的安培力的方向相反,于是安装在轴上的线圈就要转动。
3.辐向磁场
从前面的分析可知,安培力总与磁感应强度的方向垂直。电流表的两磁极装有极靴,极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。这样,极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向(辐向磁场),如图所示。
线圈无论转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行,线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等。线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针的偏转方向也随着改变。所以,根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。
4.优缺点
磁电式电流表的优点是灵敏度高,可以测出很弱的电流;缺点是线圈的导线很细,允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。如果要用它测量较大的电流,就需要扩大其量程。
5.读数原理
磁电式电流表的读数是应用了电磁阻尼的原理。
为了使指针摆动快速稳定下来,从而便于快速读出示数,磁电式电流表将线圈绕在闭合的铝框上,在闭合的铝框内产生感应电流,获得电磁阻尼力矩,以使线圈快速稳定在所示数值的位置。
6.平移磁电式电流表
指针平移磁电式电流表:
例题: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(C)
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