互动科普

电表是用来测量每个家庭或者办公室消耗电量的设备。现在很多家庭使用的是感应式电表，它通过计算铝制圆盘的转动圈数来测量使用的电量。

在感应式电表中，有两种缠绕在铁芯上的线圈，即“电流线圈”和“电压线圈”。

一旦开始用电，“电流线圈”上就有电流流过，它就开始成为了一块电磁铁。这样，电流线圈就会产生磁场。由于电流线圈上流过的是交流电（电流的方向和大小呈周期性变化），所以磁场的大小与方向也会发生周期性变化。

在电流线圈的作用下，其周围一旦产生变化的磁场，在电流线圈上方安装的圆盘中间就会形成旋涡状电流（涡电流）。

此外，由于电压强度不同，不同强度的电流流过“电压线圈”，电压线圈也会产生磁场。该磁场与圆盘中间流过的涡电流相交，根据“弗莱明左手定则”的原理可知，会产生促使圆盘转动的力。圆盘中间设有转动轴，通过齿轮计算转动次数作为电量表示出来（累计计数）。

一旦促使圆盘转动的力开始作用，在惯性作用下它会一直转下去。为了避免这种情况，人们用永久磁铁为圆盘加上了一个刹车装置，使得圆盘的转动圈数与所用电量成比例。

圆盘转动原理

上图所示，为右页配图中圆盘转动部分的左视图。当交流电流过电流线圈时，线圈产生磁场（黄绿箭头），圆盘上流过涡电流（蓝色曲线箭头）。电流线圈是由两个线圈组成的，圆盘上的两个涡电流相互作用，电流流向插图所示读者一侧（蓝色直线箭头）。另一方面，电压线圈上也有电流流过产生磁场（黄绿箭头）。于是，在圆盘上“电流”与“磁场”垂直交叉，根据弗莱明左手定则可知，会产生向右方向（红色箭头）的力，也就是说，产生能使圆盘逆时针转动的力。涡电流和磁场的方向会发生周期性的变化，但是力的方向不变，所以圆盘会朝着同一个方向不断转动。制动磁铁是用永久磁铁制成的，它会产生一个与圆盘转动方向相反的力，防止圆盘在惯性作用下不断转动。

（本文发表于《科学世界》2013年第11期）