2.2 磁电系电流表（课件）-《电气测量技术》同步精品课堂（高教版）

《电气测量技术》（第4版）高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 项目2 磁电系仪表 磁电系电流表（第2课时） 知识目标 1.能够准确阐述磁电系电流表的基本结构，包括永久磁铁、可动线圈、游丝、指针、刻度盘等主要部件的名称、形状与相对位置关系。 2.深入理解磁电系电流表的工作原理，且能熟练运用公式或定性描述解释指针偏转角度与电流大小的正比关系。 能力目标 1.能够准确地描述所观察到的现象，分析现象背后所反映的物理原理和规律，从而提高观察敏锐性、准确性和全面性。 2.学习磁电系电流表相关知识的过程中，培养自主查阅资料、收集信息的能力。 情感目标 1.通过对磁电系电流表结构与工作原理的深入探究，激发对物理学科中电磁学领域的好奇心与求知欲，培养对科学知识探索的热情和兴趣。 2.在学习磁电系电流表的使用维护方法过程中，培养严谨细致、实事求是的科学态度和科学精神。认识到在科学实验与实际应用中，遵循正确操作规程、认真对待每一个细节的重要性。 学习目标 项目2 磁电系仪表 导入情景 01 闭合直流电路 新知学习 02 一、结构和工作原理 1.结构 磁电系电流表由磁电系测量机构(也称表头)和测量线路一-分流器构成。图 2-5 是最基本的磁电系电流表电路。图中 R，是分流电阻,它并接在测量机构的两端。 由于磁电系测量机构的过载能力很小,如果直接用于电流测量,则电流量程很小，往往只有几十微安至几十毫安。所以必须用分流器扩大其量程，才能适应从微安级到千安级的电流测量要求。 分流器(即分流电阻)的作用是对被测电流 I分流，使得通过表头的电流 Ic能够被表头承受，并使电流 Ic与被测电流 I之间保持严格的比例关系。 新知学习 02 一、结构和工作原理 在一个电流表中,采用不同电阻值的分流电阻,可以制成多量程电流表,如图 2-6 所示。多量程电流表的分流器可以有两种连接方法。 一种是开路连接方式，如图 2- 6(a)所示。 它的优点是各量程具有独立的分流电阻,互不干扰,调整方便。 但它存在严重的缺点,因为开关的接触电阻包含在分流电阻支路内,使仪表的误差增大,甚至会因开关接触不良引起电流过大而损坏表头;另外,当载流换挡时,被测电流全部流经表头,将会使表头过载甚至损坏。 所以开路连接方式实际上是不采用的。 新知学习 02 一、结构和工作原理 实用的多量程电流表的分流器都采用图2 -6(b)中的闭路连接方式，在这种电路中,对应每个量程在仪表外壳上有一个接线柱。在一些多用仪表(如万用表)中，也有用转换开关切换量程的。它们的接触电阻对分流关系没有影响，即对电流表的误差没有影响，也不会使表头过载。但这种电路中,任何一个分流电阻的阻值发生变化时,都会影响其他量程,所以调整和修理都比较烦琐。 新知学习 02 一、结构和工作原理 以上所述的分流器都是封装在仪表外壳之内的,另外还有用于大电流测量的外附分流器,如图 2-7 所示。 外附分流器主要用于测量 50 A 以上的电流，这是因为测量大电流时分流电阻的温度较高,体积也很大,采用外附分流器可以减小温度对仪表的影响。 新知学习 02 一、结构和工作原理 外附分流器上有两对接线端钮,粗的一对称为“电流端钮”,测量时串接在被测电路中的一对称电位端钮”,测量时与表头连接(如图 2-7(b)所示)。这种连接方法可以使分流电阻中包含接触电阻，减小接触电阻对测量误差的影响。 新知学习 02 一、结构和工作原理 2.工作原理 如图 2-5 所示，根据欧姆定律和并联电路的特点，可以得到 所以 由式可知,对某一电流表而言,Rc和 Rf是固定不变的,所以通过表头的电流 Ic与被测电流I成正比。根据这一正比关系对电流表标度尺进行刻度,就可以指示出被测电流I的大小。 新知学习 02 一、结构和工作原理 如果用 n表示量程扩大的倍数，即 则由此可得 量程扩大的倍数越大,分流电阻的阻值就越小。另外,当确定表头及需要扩大量程的倍数以后,可以由上式计算出所需要的分流电阻的阻值。 新知学习 02 二、技术特性和应用范围 1.技术特性 磁电系电流表除具备磁电系测量机构共有的技术特性(如准确度高、灵敏度高等)外,作为电流测量仪表还具有如下特性: (1)内阻很小。由于分流电阻并联在表头两端,可扩大表头的量程,所以磁电系电流表的内阻很小,在测量过程中,对被测电路影响很小。 (2) 结构比较复杂,成本较高。 (3)应用范围广。 2.应用范围 磁电系电流表主要用于直流电路中电流的测量。利用外附分流器,其量程范围从几微安到几百安。 新知学习 02 三、使用维护方法 1.直流电流的测量方法 在工程测量中,一般用磁电系电流表直接与负载串联,使被测电流流过电流表，如图2-8所示。这种方法可以测量 的直流电流。 电流表接人被测电路后,电路的工作状态与电流表接入前是不相同的，相当于在电路中串联了一个电阻，从而使被测电流比实际值小 为了减小电流表接入后其内阻 RA的影响,RA 应远小于负载电阻 R。一般规定,内阻 RA 与负载电阻 R之比应不大于许相对误差 的1/5。 新知学习 02 三、使用维护方法 2.合理选择电流表 (1) 根据被测量准确度要求,合理选择电流表的准确度。一般地讲,0.1~0.2 级的电系电流表适合用于标准表及精密测量中;0.5~1.5 级磁电系电流表适合用于实室中进行测量;1.0~5.0 级磁电系仪表适合用于工矿企业中作为电气设备运行监和电气设备检修使用。 (2)根据被测电流大小选择相应量程的电流表。盲目选择量,过大会造成测量准度下降,过小会造成电流表损坏。 (3)根据使用环境,选择适合电流表使用条件的组别。 (4) 合理选择电流表内阻。对电流表而言,要求其内阻越小越好,通常要求电流表的阻要小于被测电路内阻阻值的百分之一。 新知学习 02 三、使用维护方法 3.测量前的检查 测量前,应检查电流表指针是否对准“0”刻度线。如果没对准，应调节调零器,使指针对准“0”刻度线。 4.电流表与被测电路的连接 测量时，应将电流表串接于被测电路的低电位一侧。当被测电流较大时(大于50 A),应先将外附分流器的电位端钮连接好,然后再把电流端钮申接于被测电路中。这里需要注意电流表端钮的符号:对单量程电流表,被测量电流应从标有“+”的端钮流入电流表,从标有“一”的端钮流出电流表;对多量程电流表,标有“*”是公共端钮，如果其他端钮标有“十”符号,则应使被测电流从“+”端钮流入，从“*”端钮流出;如果其他端钮标有“-”符号,则连接正好与上述情况相反。 新知学习 02 三、使用维护方法 5.正确读数 读数时,应让指针稳定后再进行读数,并尽量使视线与刻度盘保持垂直。如果刻度盘有反射镜，应使指针和指针在镜中的影像重合,以减小误差。 6.维护方法 由于磁电系电流表的过载能力很小,使用时一定要注意连接电路的极性和量程的选择。若在测量中发现指针反向偏转或正向偏转超过标度尺上满刻度线,应立即断电停止测量,待连接正确或重新选择更大量程的电流表后再进行测量。另外,当测量工作完毕后,应先断电源,再从测量电路中取下电流表,将其放置在干燥、通风和阴凉的环境中对灵敏度、准确度很高的微安表和毫安表,应用导线将正负端钮连接起来,以保护仪表的测量机构。 小试牛刀 题目 1： 磁电系电流表的指针偏转角度与（ ）成正比。 A. 电流的平方 B. 电流 C. 电流的倒数 D. 电压 答案：B 解析：磁电系电流表的工作原理基于通电线圈在磁场中受到的力矩与电流成正比，所以指针偏转角度与电流成正比。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 磁电系电流表适用于测量（ ）。 A. 直流电流 B. 交流电流 C. 交直流电流均可 D. 脉冲电流 答案：A 解析：磁电系电流表由于其工作原理基于直流电流对通电线圈的作用，所以主要适用于测量直流电流，若要测量交流电流需附加整流装置。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 3： 测量直流电流时，如果误将电流表并联在电路中，会（ ）。 A. 指针不偏转 B. 指针偏转但读数不准确 C. 可能损坏电流表 D. 测量结果无影响 答案：C 解析：电流表内阻很小，并联在电路中相当于短路，会有较大电流通过，可能损坏电流表。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 测量直流电流前，对磁电系电流表应检查（ ）。 A. 指针是否指零 B. 量程是否合适 C. 接线柱是否松动 D. 以上都是 答案：D 解析：测量前需检查指针是否指零以便准确读数，量程是否合适防止过载，接线柱是否松动确保连接可靠。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 5： 若要测量 50mA 的直流电流，应选择量程为（ ）的磁电系电流表较合适。 A. 10mA B. 50mA C. 100mA D. 500mA 答案：C 解析：选择量程时一般应使量程略大于被测电流，100mA 量程既能满足测量要求，又能保证一定的测量精度，10mA 量程过小可能会损坏电流表，500mA 量程相对过大，测量精度会降低。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 6： 磁电系电流表在连接到被测电路时，应（ ）。 A. 串联在电路中 B. 并联在电路中 C. 串联或并联均可 D. 先串联后并联 答案：A 解析：电流表要测量电路中的电流，必须串联在被测电路中，这样流过电流表的电流才是被测电路的电流。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 7： 磁电系电流表的读数单位一般是（ ）。 A. 伏特 B. 欧姆 C. 安培 D. 瓦特 答案：C 解析：电流表是测量电流的仪表，其读数单位是安培。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 8： 读取磁电系电流表读数时，视线应（ ）。 A. 高于指针 B. 低于指针 C. 与指针垂直 D. 随意角度 答案：C 解析：为了减小读数误差，读取电流表读数时视线应与指针垂直。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 9： 简述磁电系电流表的工作原理。 答案：磁电系电流表是根据通电线圈在磁场中受到电磁力而发生偏转的原理工作的。其内部有一个永久磁铁产生磁场，当被测直流电流通过可动线圈时，通电线圈在磁场中会受到力的作用，产生转动力矩使线圈转动。同时，与线圈相连的游丝会产生反作用力矩，当转动力矩与反作用力矩平衡时，线圈停止转动，指针指示出相应的电流值，且指针偏转角度与通过线圈的电流大小成正比。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 10： 用电流表测量负载电阻为 100 Ω的电路的电流,若要求其测量结果的误差大于5.0%,应如何选择电流表的内阻? 答案： 根据规定 则有Ω 即所选用的电流表的内阻不应大于 1.0 Ω 尝试解答下面习题 课堂小结 03 1.在结构和工作原理方面，磁电系电流表主要由永久磁铁、可动线圈、游丝等部件构成。永久磁铁提供稳定磁场，当直流电流通过可动线圈时，线圈在磁场中受到电磁力作用产生转动力矩而转动，游丝则产生反作用力矩，两者平衡时指针指示出对应电流值，且指针偏转角度与电流大小成正比。这一原理是磁电系电流表准确测量直流电流的基础。 2.关于技术特性和应用范围，磁电系电流表具有准确度高（一般可达 0.1 级 - 0.5 级）、灵敏度较高的特点。但因其工作原理基于直流电流对通电线圈的作用，所以主要适用于直流电流测量，若要用于交流电流测量则需附加整流装置。 3.直流电流测量时，要确保电流从电流表正接线柱流入、负接线柱流出，绝不能将电流表并联在电路中，否则会因短路大电流损坏仪表。 作业布置 04 简述磁电系电流表的结构和工作原理。 说明磁电系电流表在使用过程中的注意事项。 感谢观看 $$