第三节 安培力磁感应强度
1、磁场对电流有力的作用．
2、决定安培力大小的因素．（1）与电流大小有关．（2）与导线在磁场中的长度有关．（3）与导线在磁场中的放置方向有关． 3、磁感应强度
定义： ．
单位：特斯拉（T）．．
．
4、安培力的大小．当电流方向垂直磁场方向时，安培力大小 5、安培力方向．左手定则．
【作业】 【教学后记】
第3节 电流表的工作原理
一、教学目标
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 二、重点难点
重点：电流表的构造和测量电流的原理 难点：通电线圈在磁场中所受的磁力矩 三、教与学师生互动 教学过程：
电路中物理量的测量离不开电表，电压表、电流表、欧姆表的表头都是电流表．对电流表的深层理解有助于我们对各种电表的进一步认识，磁场对电流的作用在电流表中是一个具体的应用
（一）电流表的构造
【展示】演示用电流表的展示和挂图的展示相结合。
如图所示是电流表的构造图，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．
电流表主要是由永磁铁和可转动的线圈组成． （二）电流表的工作原理
设线圈的导线所处位置的磁感应强度大小为B，线框长为L，宽为d，线圈匝数为n，通有电流I时，安培力对转轴的磁力矩为
1．线圈的导线处于蹄形磁铁和铁芯间辐向均匀分布的磁场中，如图所示．
2．磁力矩 ，其中安培力 ，
所以 ．线圈不管转到什么位置，他的平面都跟磁感线平行，磁力矩不变． 3．两弹簧的扭转力矩 针的偏角）， 4．
与
为线圈转动的角度（指
阻碍线圈的转动． 相平衡时指针的偏角
由 得： 。
（三）磁电式电流表的特点 1．表盘的刻度均匀，
．
2．灵敏度高，但过载能力差
3．满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性． （四）通电线圈在匀强磁场中所受的磁力矩
1．计算公式
设匝数为n的正方形线圈abcd边长为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁场方向间的夹角为 ，如图所示．则当线圈中通有电流I时，线圈所受的磁力矩
。
ab、cd边所受安培力
磁力矩计算公式的一般表示：
．所以磁力矩
【讨论】线圈在什么位置所受的磁力矩最大或最小． 2．磁力矩计算公式的适用条件 （1）匀强磁场，转轴O垂直于磁场
（2）任意形状的平面线圈，只要线圈所围面积为S，就可代入计算． 【例1】电流表的矩形线圈匝数 cm，另两条边长
匝，矩形线圈处在磁场中的两条边长
cm，指针每偏转1°，螺旋弹簧产生的阻碍线圈转动的力矩
N· m，指针的最大偏角为80°，已知电流表磁极间沿辐向均匀分布的磁感应强度大小 T，求该电流表的满偏电流值． 【解析】电流表指针达满偏（偏转80°）时，螺旋弹簧中产生的力矩
（N·m）
设电流表的满偏电流为Ig，满偏时通电线圈所受的磁力矩
（N·m）
由满偏时两力矩相平衡 得： （A） 即 。
【例2】下列哪些措施可以提高电流表的灵敏度（） 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．换用不易被扭转的螺旋弹簧
【解析】电流表工作时，磁力矩和螺旋弹簧产生的机械力矩相平衡，即
电流表的灵敏度可表示为 ，可见，提高电流表的灵敏度，可以通过增加线圈匝数n，增强磁感应强度B，加大线圈面积S或减小k（选用容易被扭转的螺旋弹簧）来实现． 正确选项为AB．
【例3】如图所示，质量均匀分布的正方形金属线框可绕Z轴无摩擦地转动，线框每边长 m，每边质量 kg，沿y轴正方向的匀强磁场的磁感应强度大小 T，线框平衡在图示位置时与竖直方向的夹角 ，求线框内的电流大小和方向． 【解析】磁场对通电线框的安培力矩（磁力矩）为
线框的重力对转轴的力矩为
根据具有固定转动轴物体平衡的条件有
由左手定则可以判定，线框中的电流方向沿－x方向观察为逆时针．
【例4】如图所示，半径为 m的铝环，有N根辐条，处于方向垂直环面向里，大小 T的勾强磁场中，转轴和环通过电刷与电源相连接，调节R，当电流表的示数至 A时，铝环匀速转动，求皮闸P对铝环的摩擦力大小（不计转轴处和电刷处的摩擦）．
【解析】电流从环经各辐条在转轴汇合，然后流出，每根辐条均受到顺时针方向的磁力矩，力臂均为 铝环受的磁力矩为
，
铝环受到P的摩擦力矩为逆时针方向，大小为
根据平衡条件有： （N）
以整个铝环为研究对象，避免了逐一求每根辐条所受安培力矩的繁琐运算，显示了整体法处理问题的优越性．