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- 2024-03-04 发布
高二物理选修3-1 第四节 安培力的应用
——电流表的工作原理
教学目标
（一）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
（二）能力目标
应用学过的知识解决实际问题的能力．
（三）德育目标
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。
教学重点
电流表的工作原理
教学难点
安培力的力矩与弹簧的扭转力矩平衡
教学用具
电流表、电源、开关、导线、滑动变阻器、教学挂图
教学方法
启发式
教学步骤
(一)复习
如图所示，ab=L1 ，cd=L2的矩形线圈处于匀强
磁场中其转轴（线圈的一条对称轴）垂直于磁感线，匀强磁场的磁感强度为B。当线圈中通以如图所示的电流时，求：（1）此时线圈的哪些边受安培力？线圈受到的安培力矩M多大？（2）线圈由图示位置逆时针转动θ=60°时刻，线圈哪些边受安培力？线圈的安培力矩M’又是多大？
（二）新授
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：M1=Fd，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θ角（指针偏角也为θ）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θ的值可以反映I值的大小，且电流刻度是均匀的。当 θ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。
（三）总结、扩展
板书：
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。
典型例题
关于电流表的工作原理
例 一细导线杆弯成四个拐角均为直角的平面折线，其ab、cd长度均为 ，bc段长度为h，弯杆位于竖直平面内，oa、od段由轴承支持水平放置，整个弯曲导线放于匀强磁场中，磁场方向竖直向上，磁感应强度为B，今在导体杆中沿abcd通过大小为I的电流，如图所示，则此时导体杆受到的安培力对 轴的大矩大小等于 ．
解析：ab段、cd段中电流方向和磁场方向夹角为零，所以不受磁场力，bc段所受的安培力 ，依据左手定则可判断出安培力方向垂直纸面向外，
对 轴的力矩的大小为：