●电流表的工作原理

电流表的构造如图 3-12 所示。磁性很强的马蹄形磁铁的两个图 3-12 磁极与固定的圆柱形铁心之间有辐射方向分布的匀强磁场，铁心的外面有一个可以与轴一起转动的矩形线圈，轴的前后各装一根螺旋式弹簧，线圈的两端分别与两个螺旋弹簧连接，被测电流从接线柱经螺旋弹簧通入线圈，通电线圈在磁场的作用下带动安装在转轴上的指针一起偏转。

电流表的构造有两个关键。一是磁极与圆柱体之间有沿辐射方向分布的匀强磁场（图 3-13），这就保证通电线圈不论转动到什么位置，线圈平面都跟磁力线平行，磁场作用于通电线圈的力矩是一个不变的值： M1=nBiS。二是与轴相连的两根螺旋弹簧，当通电线圈与轴一起转动时，螺旋弹簧便扭紧或扭松，从而产生一个阻碍线圈转动的力矩 M2，螺旋弹簧产生的力矩跟线圈的偏角θ成正比，即 M2=kθ。平衡时，磁场作用于线圈

的力矩M

1 与螺旋弹簧的力矩M 2

相等，即 nBiS = kθ，于是可得i = (

k nBS

)θ，

由于 k、n、B、S 均为定值，所以指针指示的偏转角度跟通过线圈的电流强

度成正比，并且电流表的刻度线是均匀的。这是磁电式电流表的特点。

[例题]已知电流表的线圈匝数 n=100，矩形线圈处在磁场中的两条边长 l1=1.2×10-3 米，另两条边长 l2=1.0×10-2 米；指针每偏转 1°角，螺旋弹簧产生的阻碍力矩 k=1.5×10-2 牛顿·米；从电流表的表面标度可看出，它的电流量程是 10 微安，指针的最大偏转角为 80°。试求该电流表中辐向分布的均匀磁场的磁感应强度多大？

[分析与解]根据题意可知，当电流表指针满偏时，螺旋弹簧产生的反抗力矩为：

M2=kθ=1.5×10-9×80

=1.2×10-7 牛顿·米

电流表指针满偏时，通入线圈的电流为 10 微安，这时磁场作用于线圈的力矩为

M1=nBiS=100×10×10-6×1.2×10-4B 牛顿·米

=1.2×10-7B 牛顿·米

根据力矩平衡原理，M1=M2，可知磁感应强度 B=1 特斯拉。