2024年10期
探究微（毫）安表的内阻不同的原因
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：近四年高考（全国卷）物理实验题均涉及毫安表的内阻，且内阻值各不相同。毫安表的工作原理决定了不同厂家生产的毫安表内阻不一样。
关键词：高考试题；毫安表原理；内阻不同原因
近四年全国卷物理实验题呈现的微安表内阻值各不相同，摘录如下：2020年全国III卷实验题毫安表的内阻约为100Ω，2019年全国I卷实验题微安表内阻为1200Ω，2018年全国II卷微安表内阻为900Ω，2017年全国II卷实验题微安表大约为2500Ω，2017年全国III卷实验题微安表内阻为480 Ω。是什么原因导致微安表内阻不同？
一、微安表的结构及工作原理
微安表所依据的物理学原理是安培力与电流的关系。
图1线圈在磁场中受力情况的图示。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动。
线圈转动时，图1中的螺旋弹簧形变，反抗线圈的转动。电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
根据左手定则，安培力总与磁感应强度的方向垂直。为了使电流表表盘的刻度均匀，两磁极间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱。这样，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行（图3），表盘的刻度就是均匀的了。
磁场使线圈偏转的力偶矩M1不随偏角而改变，另一方面，线圈的偏转使弹簧扭紧或扭松，于是弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩M2。线圈偏转的角度越大，弹簧的力矩M2也越大。到M1 M2平衡时，线圈就停在某一偏角上，固定在转轴上的指针也就转过同样的偏角，指到刻度盘的某一刻度。
设电流表通电线圈的匝数为N，则线圈受到的力偶矩M1=NIBS线圈。由于NBS为定值，所以M1跟电流强度I成正比。
设k1=NBS，则M1=k1 I。另一方面，弹簧产生的力矩M2跟偏角θ成正比，即M2=k2 θ，其中k2是一个比例恒量。M1和M2平衡时， k1 I=k2 θ，即θ=kI，其中k=■也是一个恒量。可见，测量时指针偏转的角度跟电流强度成正比。
二、微安表内阻不同的原因
从微安表的结构和原理可知：毫安表的内阻是主要是线圈的电阻，rg=ρ ■， ρ线圈材料的电阻率， L是线圈导线总长度，s导线为导线的横截面积。
对于量程一样的微安表，根据k1 Ig=k2 θ：
如果微安表内弹簧一样，且线圈导线的材料和粗细也一样，即k2、ρ、s导线相同，那么k1=NBS线圈也相同。当B相同时，NS线圈相同，即线圈的匝数与线圈的面积乘积相同，但线圈导线的总长可以不同，电阻rg=ρ■ 可以不同；当B不同时，NS线圈不相同，线圈电阻也可以不同。
如果微安表内弹簧一样，线圈导线的材料和粗细不一样，即k2相同，ρ、s导线不同，即使在NBS线圈、B、NS线圈都相同的情况下，但线圈导线的材料、总长度、面积也可以不同，电阻rg=ρ■ 可以不同；当B不同时，NS线圈不相同，线圈电阻也可以不同。
若果微安表内安装不同的弹簧，K2不同，NBS线圈也就不同，线圈的内阻也可以不同。
对于量程一样的微安表，内阻更可以不同。
可见：微安表使用不同的弹簧，则线圈的匝数和面积不同，即使微安表内的的弹簧相同，即线圈的匝数和面积相同，但微安表的内阻也可以不同， 因为线圈的导线的总长、材料和横截面积可以不同。
微安表内阻不同的原因是：微安表的原理只与弹簧线圈的匝数和面积有关，与线圈导线的长度、材料、横截面积无关，即与线圈电阻无关。故微安表内阻可以不同。
参考文献：
[1]《普通高中课程标准试验教科书，物理3-1》 人民教育出版社
[2]近4年全国卷高考试题
作者简介：胡胜，男，1968年10月，湖北省大冶市第一中学物理教师，中学高级教师。
黄石名师（2019年）
一、近五年省内外教科研
1.2018、2019年湖北省教科院编写的《长江作业本》、《实验报告》编写人员
2.2019、2020年湖北省考试院组织的合格考命题人员
3.2019年编写校本教材《课本习题与高考试题研究》
4.2020年湖北省学业水平模拟考试（八省市模拟）试题研究课题人员
（研究任务是：河北卷命题特点及试题建议）（武汉教科院组织）
5.2020年湖北省物理备考一轮复习策略专题报告人员，
6.2021年河北省物理备考二轮复习策略专题报告人员
（湖北省教科院组织）
7.2017、2018、2019、2020年新教材课本习题配置课题研究人员
（武汉教科院组织）
关键词：高考试题；毫安表原理；内阻不同原因
近四年全国卷物理实验题呈现的微安表内阻值各不相同，摘录如下：2020年全国III卷实验题毫安表的内阻约为100Ω，2019年全国I卷实验题微安表内阻为1200Ω，2018年全国II卷微安表内阻为900Ω，2017年全国II卷实验题微安表大约为2500Ω，2017年全国III卷实验题微安表内阻为480 Ω。是什么原因导致微安表内阻不同？
一、微安表的结构及工作原理
微安表所依据的物理学原理是安培力与电流的关系。
图1线圈在磁场中受力情况的图示。当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动。
线圈转动时，图1中的螺旋弹簧形变，反抗线圈的转动。电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
根据左手定则，安培力总与磁感应强度的方向垂直。为了使电流表表盘的刻度均匀，两磁极间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱。这样，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行（图3），表盘的刻度就是均匀的了。
磁场使线圈偏转的力偶矩M1不随偏角而改变，另一方面，线圈的偏转使弹簧扭紧或扭松，于是弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩M2。线圈偏转的角度越大，弹簧的力矩M2也越大。到M1 M2平衡时，线圈就停在某一偏角上，固定在转轴上的指针也就转过同样的偏角，指到刻度盘的某一刻度。
设电流表通电线圈的匝数为N，则线圈受到的力偶矩M1=NIBS线圈。由于NBS为定值，所以M1跟电流强度I成正比。
设k1=NBS，则M1=k1 I。另一方面，弹簧产生的力矩M2跟偏角θ成正比，即M2=k2 θ，其中k2是一个比例恒量。M1和M2平衡时， k1 I=k2 θ，即θ=kI，其中k=■也是一个恒量。可见，测量时指针偏转的角度跟电流强度成正比。
二、微安表内阻不同的原因
从微安表的结构和原理可知：毫安表的内阻是主要是线圈的电阻，rg=ρ ■， ρ线圈材料的电阻率， L是线圈导线总长度，s导线为导线的横截面积。
对于量程一样的微安表，根据k1 Ig=k2 θ：
如果微安表内弹簧一样，且线圈导线的材料和粗细也一样，即k2、ρ、s导线相同，那么k1=NBS线圈也相同。当B相同时，NS线圈相同，即线圈的匝数与线圈的面积乘积相同，但线圈导线的总长可以不同，电阻rg=ρ■ 可以不同；当B不同时，NS线圈不相同，线圈电阻也可以不同。
如果微安表内弹簧一样，线圈导线的材料和粗细不一样，即k2相同，ρ、s导线不同，即使在NBS线圈、B、NS线圈都相同的情况下，但线圈导线的材料、总长度、面积也可以不同，电阻rg=ρ■ 可以不同；当B不同时，NS线圈不相同，线圈电阻也可以不同。
若果微安表内安装不同的弹簧，K2不同，NBS线圈也就不同，线圈的内阻也可以不同。
对于量程一样的微安表，内阻更可以不同。
可见：微安表使用不同的弹簧，则线圈的匝数和面积不同，即使微安表内的的弹簧相同，即线圈的匝数和面积相同，但微安表的内阻也可以不同， 因为线圈的导线的总长、材料和横截面积可以不同。
微安表内阻不同的原因是：微安表的原理只与弹簧线圈的匝数和面积有关，与线圈导线的长度、材料、横截面积无关，即与线圈电阻无关。故微安表内阻可以不同。
参考文献：
[1]《普通高中课程标准试验教科书，物理3-1》 人民教育出版社
[2]近4年全国卷高考试题
作者简介：胡胜，男，1968年10月，湖北省大冶市第一中学物理教师，中学高级教师。
黄石名师（2019年）
一、近五年省内外教科研
1.2018、2019年湖北省教科院编写的《长江作业本》、《实验报告》编写人员
2.2019、2020年湖北省考试院组织的合格考命题人员
3.2019年编写校本教材《课本习题与高考试题研究》
4.2020年湖北省学业水平模拟考试（八省市模拟）试题研究课题人员
（研究任务是：河北卷命题特点及试题建议）（武汉教科院组织）
5.2020年湖北省物理备考一轮复习策略专题报告人员，
6.2021年河北省物理备考二轮复习策略专题报告人员
（湖北省教科院组织）
7.2017、2018、2019、2020年新教材课本习题配置课题研究人员
（武汉教科院组织）
- 【发布时间】2021/5/13 8:55:28
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