[电流表的工作原理]
教学目标知识目标
1、知道电流表的基本构造．
2、知道电流表测电流大小和方向的基本原理．
3、了解电流表的基本特点能力目标
应用学过的知识解决实际问题的能力．情感目标
通过学习电流表的原理，学会将所学的知识应用到实际问题中，培养学生分析问题、解决问题的能力．
教学建议教材分析
本节的重点是电流表的工作原理，教师可以通过定量推导得出电流和指针偏转角度的关系，突出重点，进而突破安培力的力矩与弹簧的扭转力矩平衡这一难点注意分析安培力的力矩与线圈所处位置无关，电流表的工作原理。教法建议
本节讲述电流表的工作原理，是根据磁场对电流作用力的一个具体应用，重点讲述测电流大小和方向的原理，因此教学中应利用教具、挂图让学生清楚电流表的基本结构，并引导学生利用所学知识，定量地推导出电流和指针偏角之间的关系，从而深入理解电流表的工作原理，并知道前面学过的电流表两个重要参量满偏电流和满偏电阻的意义．首先组织学生观察、剖析电流表的内部结构，再启发指导学生利用公式和力矩平衡推导电流表工作原理．教学设计方案电流表的工作原理一、素质教育目标（一）知识教学点 1、知道电流表的基本构造． 2、知道电流表测电流大小和方向的基本原理． 3、了解电流表的基本特点（二）能力训练点应用学过的知识解决实际问题的能力．（三）德育渗透点通过学习电流表的原理，教育学生热爱科学、学习科学，树立科学技术是第一生产力的思想．（四）美育渗透点通过对电流表构造和工作原理的学习，培养和提高学生对物理仪器的工艺美及工作原理分析推导的逻辑美的审美感受力．二、学法引导 1、教师通过实验展示和挂图直观教学，通过启发、讲解、公式推导进行工作原理的教学．2、学生认真观看、积极思考，结合学过知识分析推导公式，理解电流表工作原理．三、重点·难点·疑点及解决办法 1、重点：电流表的工作原理． 2、难点：安培力的力矩与弹簧的扭转力矩平衡． 3、疑点：安培力的力矩与线圈所处位置无关． 4、解决办法通过定量推导得出电流和指针偏转角度的关系，突出重点，突破难点，物理教案《电流表的工作原理》四、课时安排 1课时五、教具学具准备电流表、电源、开关、导线、滑动变阻器、教学挂图。六、师生互动活动设计教师先组织学生观察、剖析电流表的内部结构，再启发指导学生利用公式和力矩平衡推导电流表工作原理。七、教学步骤（一）明确目标（略）（二）整体感知本节讲述电流表的工作原理，是根据磁场对电流作用力的一个具体应用，重点讲述测电流大小和方向的原理，因此教学中应利用教具、挂图让学生清楚电流表的基本结构，并引导学生利用所学知识，定量地推导出电流和指针偏角之间的关系，从而深入理解电流表的工作原理，并知道前面学过的电流表两个重要参量Ig和Rg的意义．（三）重点、难点的学习与目标完成过程． 1、电流表的结构利用实物，结合挂图讲解电流表各部分的构造，
应该特别指出的是：（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I时，安培力对转轴产生力矩：，其中安培力的大小为：故安培力的力矩大小为：当线圈发生转动，不论通电线自转到什么位置，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（指针偏角也为）时，两弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力矩．由材料性质知道，扭转力矩，根据力矩平衡得出：其中对同一个电流来说，k、n、B、L、d是一定的，因此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。（四）总结、扩展本节课我们学习了电流表的工作原理，希望同学们能理解用电流表测量电流的原理，在以后使用电流表时注意不超过量程。八、布置作业 P150（6）（7）九、板书设计第三节电流表的工作原理 1、电流表的结构 2、电流表的工作原理安培力力矩：弹簧扭转力矩：平衡时， 3、电流表的特点（1）电流表的刻度是均匀的。（2）允许通入的电流不能超过Ig。（3）电流表有一定的内阻Rg。电流表的工作原理
第三节电流表的工作原理 ●教学目标 一、知识目标 1.知道电流表的构造. 2.知道电流表的内部磁场的分布特点. 3.能准确判定线圈各边所受磁场力的方向. 4.会推导线圈所受安培力的力矩，理解电流表的刻度为什么是均匀的. 二、能力目标 1.培养学生的阅读能力、概括能力. 2.培养学生的分析推理能力. 三、德育目标 培养学生形成积极思维，善于推理的思维品质. ●教学重点 1.电流表的构造及表内的磁场分布特点. 2.通电线圈所受安培力矩的计算. ●教学难点 1.表内的磁场分布特点. 2.电流表的刻度为什么是均匀的. ●教学方法 阅读法、讲授法、分析推理法 ●教学用具 演示电流表、投影仪、投影片、实物投影仪 ●课时安排 1课时 ●教学过程 用投影片出示本节课的学习目标： 1.知道电流表的构造. 2.知道电流表内部磁场的分布特点. 3.能用左手定则准确判定线圈各边所受磁场力的方向. 4.会推导线圈所受安培力的力矩，理解电流表的刻度为什么是均匀的. ●学习目标完成过程 一、复习提问，引入新课 ［提问］什么是安培力？ ［学生答］磁场对电流的作用力叫安培力. ［提问］安培力的大小如何计算？ ［学生答］在匀强磁场中，在通电直导线和磁场方向垂直的情况下，电流所受的安培力F等于磁场感应强度B，电流I和导线长度L三者的乘积，即F=BIL. ［提问］安培力的方向如何判断？ ［学生答］通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开右手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向. ［教师讲述］在日常生产生活以及科学实验中，处处都用到一种测量电流强弱和方向的仪表——电流表.这节课我们就一起研究电流表的工作原理.
电表的工作原理 电能表的工作原理是：当把电能表接入被测电路时，电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过，这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通；交变磁通穿过铝盘，在铝盘中感应出涡流；涡流又在磁场中受到力的作用，从而使铝盘得到转矩（主动力矩）而转动。负载消耗的功率越大，通过电流线圈的电流越大，铝盘中感应出的涡流也越大，使铝盘转动的力矩就越大。即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大，转矩也越大，铝盘转动也就越快。铝盘转动时，又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用，制动力矩与主动力矩方向相反；制动力矩的大小与铝盘的转速成正比，铝盘转动得越快，制动力矩也越大。当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时，铝盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时，带动计数器，把所消耗的电能指示出来。这就是电能表工作的简单过程。 单相电子式电能表的工作原理，及如何接线 该表接线图只有两种 第一种： 参比电压220V 参比频率50Hz 基本电流1.5(6) 2.5(10) 5(20) 1 和 2 接电网电流互感器的次级 3 火进（出） 4 零进（出） 第二种： 参比电压220V
参比频率50Hz 基本电流5(30) 10(40) 15(60) 20(80) 1 火进 2 火出 3 零进 4 零出 家用单相电子式电度表的工作原理及原理图 电子式电度表是利用电子电路，芯片来测量电能的，用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压，电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号。脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微机处理后进行数码显示。 单相电子式载波预付费电能表IC卡表的工作原理？
钳形电流表原理及使用 通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断停机后才能将电流表接入进行测量。此时，使用钳形电流表就显得方便多了。钳形电流表与普通电流表不同，它可在不断开电路的情况下测量负荷电流，这是它最大的优点。 一、构造与原理 1. 互感式钳形电流表的构造与原理 常见的钳型电流表多为互感式钳型电流表，由电流互感器和整流系电流表组成，原理图如下图所示： 图1.1 互感式钳形电流表是利用电磁感应原理来测量电流的。电流互感器的铁芯呈钳口形，当紧握钳形电流表的把手时，其铁芯张开，将被测电流的导线放入钳口中。松开把手后铁芯闭合，通有被测电流的导线就成为电流互感器的原边，于是在副边就会产生感生电流，并送入整流系电流表进行测量。电流表的标度是按原边电流刻度的，所以仪表的读书就是被测导线中的电流值。互感型钳形电流表只能测交流电流。 2. 电磁系钳形电流表的原理 电磁系钳形电流表主要由电磁系测量机构组成。处在铁芯钳口中的导线相当于电磁系测量机构中的线圈，当被测电流通过导线时，在铁芯中产生磁场，使可动铁片磁化，产生电磁推力，带动指针偏转，指示出被测电流的大小。由于电磁系仪表可动部分的偏转方向与电流极性无关，因此可以交直两用。由于这种钳形电流表属于电磁系仪表，指针转动力矩与被测电流的平方成正比，所以标度尺刻度是不均匀的，并且容易受到外磁场影响。 3. 采用霍尔电流传感器的钳形电流表 针对霍尔传感器的电路形式而言，人们最容易想到的是将霍尔元件的输出电压用运算放大器直接信号放大，得到所需要的信号电压，由此电压值来标定原边
被测电流大小，这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器。开环霍尔传感器的优点是电路形式简单、成本相对较低；其缺点是精度、线性度较差；响应时间较慢；温度漂移较大。为了克服开环传感器存在的不足，八十年代末期，国外出现了闭环霍尔电流传感器。 磁平衡式(闭环)电流传感器(CSM系列)的原理图如下图所示： 图2.1 磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。 具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip 与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用。当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时： N×Ip= n×Is 式中：N为原边线圈的匝数；Ip为原边电流；n为副边线圈的匝数；Is为副边补偿电流。由次看出，当已知传感器原边和副边线圈匝数时，通过在M点测量副边补偿电流Is的大小，即可推算出原边电流Ip的值，从而实现了原边电流的隔离测量。 当平衡受到破坏，即Ip变化时，霍尔器件有信号输出，即重复上述过程重新达到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，这是一
电流传感器工作原理 电流传感器是传感器的一种分类，其主要信号源是采集信号的电流大小！主要参数为其电流大小！检测方法一般是检测电流特性的器件，一般有电流表之类的！工作原理主要是霍尔效应原理. 一、以零磁通闭环产品原理为例: 1、当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，并存在以下关系式： IS* NS= IP*NP 其中，IS—副边电流； IP—原边电流； NP—原边线圈匝数； NS—副边线圈匝数； NP/NS—匝数比，一般取NP=1。 电流传感器的输出信号是副边电流IS，它与输入信号（原边电流IP）成正比，IS一般很小，只有10~400mA。如果输出电流经过测量电阻RM，则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的电压输出信号。 2、传感器供电电压VA VA指电流传感器的供电电压，它必须在传感器所规定的范围内。超过此范围，传感器不能正常工作或可靠性降低，另外，传感器的供电电压VA又分为正极供电电压VA+和负极供电电压VA-。要注意单相供电的传感器，其供电电压VAmin 是双相供电电压VAmin的2倍，所以其测量范围要相供高于双电的传感器。 3、测量范围Ipmax 测量范围指电流传感器可测量的最大电流值，测量范围一般高于标准额定值IPN。 二、电流传感器主要特性参数 1、标准额定值IPN和额定输出电流ISN IPN指电流传感器所能测试的标准额定值，用有效值表示（），IPN的大小与传感器产品的型号有关。 ISN指电流传感器额定输出电流，一般为10~400mA，当然根据某些型号具体可能会有所不同。 2、偏移电流ISO 偏移电流也叫残余电流或剩余电流，它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成的。电流传感器在生产时，在25℃，IP=0时的情况下，偏移电流已调至最小，但传感器在离开生产线时，都会产生一定大小的偏移电流。产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。 3、线性度 线性度决定了传感器输出信号（副边电流IS）与输入信号（原边电流IP）在测量范围内成正比的程度。 4、温度漂移 偏移电流ISO是在25℃时计算出来的，当霍尔电极周边环境温度变化时，ISO 会产生变化。因此，考虑偏移电流ISO的最大变化是很重要的，其中，IOT是指电流传感器性能表中的温度漂移值。 5、过载
钳形电流表的原理及使用方法 钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的测量仪表之一。特别是自该表增加了测量交、直流电压和直流电阻以及电源频率等功能后，其用途则更为广泛。 一、简介 钳形电流表简称钳形表。其工作部分主要由一只电磁式电流表和穿心式电流互感器组成。穿心式电流互感器铁心制成活动开口，且成钳形，故名钳形电流表。是一种不需断开电路就可直接测电路交流电流的携带式仪表，在电气检修中使用非常方便，应用相当广泛。 钳形电流表实物图 钳形表可以通过转换开关的拨档，改换不同的量程。但拨档时不允许带电进行操作。钳形表一般准确度不高，通常为2.5～5 级。为了使用方便，表内还有不同量程的转换开关供测不同等级电流以及测量电压的功能。 钳形表最初是通过用来测量交流电流的，但是现在万用表有的功能它也都有，可以测量交直流电压、电流，电容容量，二极管，三极管，电阻，温度，频率等等。
二、结构及原理 钳形表实质上是由一只电流互感器、钳形扳手和一只整流式磁电系有反作用力仪表所组成。 交流钳形电流表结构示意图 (1-电流表；2-电流互感器；3-铁芯；4-手柄， 5-二次绕组；6-被测导线；7-量程开关 ) 钳型表的工作原理和变压器一样。初级线圈就是穿过钳型铁芯的导线，相当于1匝的变压器的一次线圈，这是一个升压变压器。二次线圈和测量用的电流表构成二次回路。当导线有交流电流通过时，就是这一匝线圈产生了交变磁场，在二次回路中产生了感应电流，电流的大小和一次电流的比例，相当于一次和二次线圈的匝数的反比。钳型电流表用于测量大电流，如果电流不够大，可以将一次导线在通过钳型表增加圈数，同时将测得的电流数除以圈数。钳形电流表的穿心式电流互感器的副边绕组缠绕在铁心上且与交流电流表相连，它的原边绕组即为穿过互感器中心的被测导线。旋钮实际上是一个量程选择开关，扳手的作用是开合穿心式互感器铁心的可动部分，以便使其钳入被测导线。
电流表的工作原理-电流表的工作原 理 电流表的工作原理电流表的工作原理【基础知识精讲】 1.电流表内部线圈处在均匀幅向分布磁场中，它同时受到安培力力矩和螺旋弹簧的弹力力矩.当这两种力矩相平衡时，线圈停止转动. 设线圈所在处磁场磁感应强度为B，线圈长为L1，线圈宽为L2，线圈匝数为N，则线圈所受的安培力力矩为： MF＝2N·BL1I·L2＝NBIL1L2. 由此可知，线圈中的通电电流强度越大，安培力力矩越大，线圈偏转角度越大，与线圈相固连在一起的指针偏转角度也越大.
2.若线圈处在匀强磁场中，且其转轴垂直于磁场方向，设磁场(B)方向与线圈平面间夹角为θ，线圈面积为S，则磁力矩为：M＝BIScosθ. 当线圈平面与磁场平行时：θ＝0，M＝BIS； 当线圈平面与磁场垂直时：θ＝90°，M＝0. 3.磁电式仪表是磁场对通电线圈作用的应用实例. 如图所示是测定电流强弱和方向的电学仪器，常称电流计.其构造是一个很强的蹄形磁铁两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，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，被测电流经过这两个弹簧流入线圈. 电流表的工作原理：线圈在均匀幅向分布的磁场中受到磁力矩的作用，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，从而产生转动力矩.当弹簧的转动力矩与磁力矩平衡
时，线圈停止转动. 磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏. 【重点难点解析】 本节重难点： 1.磁电式仪表是利用磁场对电流的作用制成的. 2.磁电式仪电原理：当有电流流过线圈时产生磁力矩使铝框和指针转动，同时螺旋弹簧也被扭动，产生一个阻碍线圈运动的力矩，当两相反的力矩平衡时线圈停止转动.由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，指针偏角大小和电流成正比. 3.磁电式仪表的优点是灵敏度高，缺点是线圈导线很细，允许通过的电流很弱. 【难题巧解点拨】 例1 如图中甲所示，将一通电直导