由M1=M2可得NBIS=kθ，θ= ·I
从公式中可以看出：
（1）对于同一电流表N、B、S和k为不变量，所以θ∝I,可见θ与I一一对应，从而用指针的偏角来测量电流强度I的值；
（2）因θ∝I,θ随I的变化是线性的，所以表盘的刻度是均匀的.
［问题］对比F=kx，你能说出M′=kθ中k的决定因素及意义吗？
说明：在①匀强磁场②转轴OO′⊥B的条件下，M与转轴的位置及线圈的形状无关.
［投影片出示例题］
如图所示，一正三角形线圈，放在匀强磁场中，磁场与线圈平面平行，设I=5 A,磁感应强度B=1.0 T，三角形边长L=30 cm.求线圈所受磁力矩的大小及转动方向.（电流方向为acba）
［解答一］因为在匀强磁场中，在转轴OO′和B相垂直的条件下，M与转轴的位置和线圈的形状无关.所以M=BIS=1.0 T×5 A× ×0.3 m×0.3 m×sin60°=0.2 N·m.
解析：线圈平面与磁场平行时，所受力如图所示，两边安培力的大小为F=BIL1，这一对力偶的力偶臂为L2，所受安培力的总力矩M=BIL1L2=BIS.
教师在此基础上又提问两个问题：
［问题1］在上题的基础上，如果是n匝线圈，则线圈所受安培力的力矩为多大？
［学生答］如果是n匝线圈，则线圈所受安培力的力矩为M=nBIS.
(1)当线圈中电流为0.6 mA时，指针将转过多少度？
(2)如果指针的最大偏转角为90°，则这只电流计量程是多少？
(3)当指针偏转角为40°时，通入线圈的电流多大？
7.矩形导线框接在电压稳定的电路中，且与磁感线平行地放在匀强磁场中，此时它受到的磁力矩为M，要使线框受到的磁力矩变为1/2.可以采用的措施是_______
A.磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1-m2)g/NIL
B.磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NIL
C.磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为（m1-m2）g/NIL
D.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为mg/2NIL
6.设电流计中的磁场为均匀幅向分布的磁场，下图中abcd表示的是电流计中的通电线圈，ab=dc=1 cm，ad=bc=0.9 cm，共50匝，线圈两边所在位置的磁感应强度为0.5 T，已知线圈每偏转1°，弹簧产生的阻碍线圈偏转的力矩为2.5×10-8N·m
［学生答］磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）.如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏.
巩固练习
［投影片出示练习题］
1.复述电流表中磁场的分布特点.
2.对电流表的指针，在什么情况下静止在某刻度？
［学生答］
1.电流表中磁场是均匀地辐向分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行.
［学生答］M=kθ中k决定于弹簧的材料，金属丝的粗细、形状、螺旋半径等；由k=M′/θ知k的物理意义为弹簧扭转单位角度所产生的力矩.
让同学们阅读课文，回答以下两个问题.
［投影片出示问题］
1.为什么电流表可测出电流的强弱和方向？
2.磁电式仪表的优缺点是什么？
［学生答］磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱.当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向.
1.如图所示，线圈ab、cd的边长分别为L1、L2，通以电流I，初始线圈平面与匀强磁场B的磁感线平行，当线圈绕OO′轴转过θ角时_______
A.线圈的ab边所受安培力的大小为BIL1cosθ
B.线圈ab边所受安培力的大小为BIL1
C.线圈所受的磁力矩为BIL1L2cosθ
D.线圈所受的磁力矩为BIL1L2
A.将匝数减少一半B.将长宽均减少一半
C.将线框转过30°角D.将线框转过60°角
8.如图所示，一位于xy平面内的矩形通电线框只能绕ox轴转动，线圈的4个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如图，当空间加上如下所述的哪种磁场线圈会转动起来_______
A.方向沿x轴的恒定磁场
B.方向沿y轴的恒定磁场
根据左手定则ab边受的安培力方向垂直于ab边向下，ac边受的安培力方向垂直于ac边向上，所以线圈的转动方向为：从上往下看为顺时针转动.
［解答二］bc边不受安培力；ab、ac受力等大反向，可认为安培力作用在它们的中点，磁力矩为
M=2F· ·sin30°F=BILcos30°
由以上二式求出M=0.2 N·m
［投影片出示板书］
电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.
［实物投影课本图16-21］
［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？
［教师讲解］电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
［问题］什么是均匀辐向分布呢？
［教师进一步讲解］所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.
C.方向沿z轴的恒定磁场
D.方向沿x轴的反方向的恒定磁场
参考答案：
1.BC
2.解析：开始状态如图所示，其俯视图如图（a）所示，根据左手定则判断，cd边受力向上，ab边受力向下，线圈以OO′为轴逆时针转动，当线圈转到如图（b）所示的位置时，dc边受力向上，ab边受力向下，力的作用线都通过OO′轴，所以对线框不起转动作用（力矩为零），而ad与bc边上电流所受安培力，方向与OO′轴平行，方向相反，在阻力不大时，线框靠惯性可通过这个位置，但是一旦通过此位置，如图（c）所示，线框便受到一个与原来方向相反的力矩作用，迫使线框顺时针转动，线框在这两个相反方向的安培力作用下，来回转动，由于阻力作用最后停在图（b）的平衡位置，故答案选B.
3.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流的方向如图所示，ab边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是
A.线框有两条边所受的安培力方向相同
B.线框有两条边所受的安培力大小相等
C.线框所受安培力的合力朝左
D.cd所受安培力对ab边的力矩不为零
4.如图所示，在光滑水平桌面上，有两根弯成直角的相同金属棒，它们的一端均可绕固定转动轴O自由转动，另一端b互相接触，组成一个正方形线框，正方形每边长度均为L，匀强磁场的方向垂直桌面向下，当线框中通以图示方向的电流时，两金属棒在b点的相互作用力为f,则此时磁感应强度大小为_______（不计电流产生的磁场）
［教师讲述］在日常生产生活以及科学实验中，处处都用到一种测量电流强弱和方向的仪表——电流表.这节课我们就一起研究电流表的工作原理.
二、新课教学
1.电流表的组成及磁场分布
请同学们阅读课文，然后回答.电流表主要由哪几部分组成的？
数分钟后，教师出示实物投影.
［学生答］电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成.
2.一矩形线圈通电框abcd，可绕其中心轴OO′转动，它处在与OO′垂直的匀强磁场中，如图所示，在磁场作用下开始转动，后静止在平衡位置，则平衡后__.线框四边受到指向线框外部的磁场作用力，但合力为零
C.线框四边受到指向线框内部的磁场作用力，但合力为零
D.线框的一对边受到指向线框外部的磁场作用力，另一对边受到指向线框内部磁场作用力，但合力为零
注意：磁力矩的公式与线圈的形状无关.
2.电流表
（1）结构（2）磁场分布特点（3）工作原理（4）优缺点
四、作业
1.阅读本节课文.
2.习题A组（5）B组（1）
3.预习：磁场对运动电荷的作用.
五、板书设计
1.磁场对通电导线的作用——磁力矩.
(1)磁场与通电导线平行时，磁力距最大.
Mmax=NBIS.
(2)磁场与通电线圈平面成θ角时M=NBIScosθ.
第三节电流表的工作原理
●教学目标
一、知识目标
1.知道电流表的构造.
2.知道电流表的内部磁场的分布特点.
3.能准确判定线圈各边所受磁场力的方向.
4.会推导线圈所受安培力的力矩，理解电流表的刻度为什么是均匀的.
二、能力目标
1.培养学生的阅读能力、概括能力.
2.培养学生的分析推理能力.
三、德育目标
培养学生形成积极思维，善于推理的思维品质.
从上往下看转动方向为顺时针方向.
3.电流表的工作原理
［实物投影课本图16—21］
［教师结合图进行讲解］
如图，矩形线框两条边所受安培力大小相等，方向相反，大小为F=BIL，但两力不在一条直线上，两个力形成一对力偶，设两力间距为d，则安培力矩M=F·d=BIL·d=BIS(其中S为线圈面积).由于线圈由n匝串联而成，所以线框所受力矩应为M1=NBI·S,电流表内的弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩，已知弹簧产生的弹性力矩M2与指针的偏转角度θ成正比，即M2=kθ，（其中k由弹簧决定）当M1=M2时，线圈就停在某一偏角θ上，固定在转轴上的指针也转过同样的偏角θ，并指示刻度盘上的某一刻度，从刻度的指示数就可以测得电流强度.
(3)当磁场与通电线圈垂直时M=0.
注意：磁力矩的公式与线圈的形状无关.
2.电流表
（1）结构：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘
（2）磁场分布特点：电流表的磁场分布是均匀地辐向分布的
（3）工作原理：指针转过的角度与所通过的电流强度成正比→电流表的刻度是均匀的
（4）优缺点
六、本节优化训练设计
5.如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平两边加上质量为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向大小不变时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知_______