《电工技术基础与技能》考前概念梳理与常考题选讲 第5讲、磁场和磁路

《电工技术基础与技能》考前概念梳理与常考题选讲第5讲磁场和磁路一、考纲要求（1）理解掌握描述磁场的主要物理量（磁感线、磁感应强度、磁通、磁场强度、磁导率等），了解匀强磁场的性质。（2）熟练运用安培定则（右手螺旋定则）判断电流周围的磁场。（3）理解磁场对电流的作用力公式和左手定则，了解磁场对通电线圈的作用。（4）了解铁磁物体的磁化曲线、磁滞回线以及常用磁性材料的磁性能和在工程技术上的应用。（5）了解磁通势、磁阻的概念以及磁路欧姆定律的应用。二、知识梳理1．磁性某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性；具有磁性的物体称为磁体；磁体上磁性最强的部位称为磁极。任何磁铁都有一对磁极，分别是南极（S）、北极（N）。磁极之间存在着相互作用力，同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。南极和北极总是成对出现并且强度相等，不存在独立的S极或N极。2．磁感线的特点（1）曲线上任意一点的切线方向（与曲线上箭头所指方向关联），表示曲线上该点的磁场方向。（2）在磁铁外部，磁感线从N极到S极；在磁铁内部，磁感线从S极到N极。磁感线是闭合曲线。（3）磁场的强弱可用磁感线的疏密表示，磁感线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱。3．电流的磁效应通电导体的周围存在着磁场的现象称为电流的磁效应。磁场方向的判断方法：安培定则（右手螺旋定则）。（1）直线电流的磁场：右手握住导线并把拇指伸开，用拇指指向电流方向，那么四指环绕的方向就是磁场方向。（2）通电螺线管的磁场：右手握住螺线管并把拇指伸开，弯曲的四指表示电流的方向，拇指所指的方向就是通电螺线管的磁场北极的方向。（3）环形电流的磁场：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。4．磁感应强度（B）用来表征某处磁场的强弱和方向的主要物理量。磁感应强度是矢量，磁场中某点磁感线的切线方向就是该点磁感应强度的方向。其定义式为，单位为T（特［斯拉］）。匀强磁场：如果磁场中各点的磁感应强度相等，方向相同，这样的磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是相互平行、等距且方向一致的。5．磁通（Φ）在磁场中，穿过与磁场方向垂直的某一截面的磁感线的总数量称为磁通。定义式为，单位为Wb（韦［伯］）。。6．磁导率（μ）用来表示媒介质导磁性能的物理量，单位为H/m。真空中的磁导率是一个常数，用来表示，。相对磁导率（）：媒介质的磁导率与真空磁导率的比值称为这种媒介质的相对磁导率。，相对磁导率是没有单位的量。根据的大小，可将物质分为以下三类：（1）顺磁物质，其磁导率略大于1，如空气、氧、锡、铝、铅等。（2）反磁物质，其磁导率略小于1，如氢、铜、石墨、银等物质。在磁场中放置反磁物质，磁感应强度B减小。（3）铁磁物质，其磁导率远大于1，如铁、钢、铸铁、钴等物质。在磁场中放置铁磁物质，可使磁感应强度增加几千倍甚至几万倍。7．磁场强度（H）某点的磁感应强度与介质磁导率的比值称为该点的磁场强度。定义式为H=B/μ，单位为A/m。磁场强度是矢量，其方向与该点的磁感应强度方向相同。磁场强度H与介质的磁导率无关，而磁感应强度B与介质的磁导率有关。8．磁化原来没有磁性的物体，在外磁场作用下产生磁性的现象称为磁化。只有铁磁物质才能被磁化，非铁磁物质则不能被磁化。磁化曲线：表示铁磁物质中的磁感应强度B与外加磁场强度H间关系的曲线称为磁化曲线。它反映了铁磁物质的磁化特性。磁滞回线：对铁磁材料反复磁化，得到的近似闭合的B-H曲线称为磁滞回线。根据磁滞回线形状的不同将铁磁性材料分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。9．磁路磁通所经过的闭合路径称为磁路。全部在磁路内部闭合的磁通称为主磁通；部分经过磁路，部分经过磁路周围物质的闭合磁通称为漏磁通。磁路中的基本物理量：（1）磁阻：导磁材料对磁通的阻挡作用。，单位为。（2）磁通势：通过线圈的电流和线圈匝数的乘积，称为磁通势。，单位为A（安［培］）。（3）磁通Φ：垂直穿过导磁材料某一截面的磁感线的总数称为磁通。，单位Wb（韦［伯］）。磁路欧姆定律：通过磁路的磁通与磁通势成正比，与磁阻成反比。公式为。10．磁场对电流的作用（1）磁场对载流直导线的作用力F：①作用力大小由公式计算，式中的α是导体中电流方向与磁场方向之间的夹角。②作用力的方向可以由左手定则来确定。伸出左手，让拇指和其余四指在同一平面内，拇指与四指垂直，磁感线从手心穿入，四指与导线中的电流方向一致，拇指所指的方向就是导线的受力方向。（2）磁场对通电矩形线圈的力偶矩，式中的α是磁感应强度与平面法线方向之间的夹角。力偶矩的单位为N·m。（3）磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力f：①大小由公式计算，式中，v为电荷的运动速度，α为正电荷运动的速度方向（负电荷则取与其运动方向相反的方向）与磁场方向间的夹角。②洛伦兹力的方向也可用左手定则来确定。三、高考常考题选讲（一）、判断题1．在均匀无穷大媒质中，磁场强度的数值不仅与电流的大小和导体的形状有关，还与媒质的性质有关。（）【答案】×2．两根靠得很近相互平行的直导线，若通以相反方向的电流，则它们会相互吸引。（）【答案】×3．如果通过某一截面的磁通为零，则该截面处的磁感应强度一定为零。（）【答案】×4．通电线圈在磁场中的受力方向，可以用左手定则判别，也可以用安培定则判别。（）【答案】×5．磁感线的方向总是从N极指向S极。（）【答案】×6．磁导率是一个用来表示物质磁性能的物理量，不同的物质有不同的磁导率。（）【答案】√7．通电导线在磁场中某处受到的磁场力为零，则该处的磁感应强度一定为零。（）【答案】×8．适合于制成永久磁铁的铁磁性物质是硬磁性物质。（）【答案】√9．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流。（）【答案】√10．感应电流的方向总是与磁场方向相反。（）【答案】×（二）、填空题1．如果环形线圈的匝数和流过它的电流不变，只改变线圈中的媒质，则线圈内磁场强度将________，而磁感应强度将________。【答案】保持不变改变2．所谓磁滞现象，就是________的变化总是落后于________的变化；所谓剩磁现象，就是当________为零时，________不等于零。【答案】BHBH3．载流直导体与磁场平行时，导体所受磁场力为________；载流直导体与磁场垂直时，导体所受磁场力为________。【答案】0最大4．如图2-1-29所示，长10cm的导线ab，通有3A电流，电流方向从a到b。将导线ab沿垂直磁感线方向放在匀强磁场中，测得ab所受磁场力为0.15N，则该区域的磁感应强度为________，磁场对导线ab作用力的方向为________。若导线ab中的电流为零，那么该区域的磁感应强度为________。图2-1-29【答案】0.5T垂直导线向上0.5T5．已知电工钢中，磁感应强度B＝0.14T，磁场强度H＝5A/m，则其相对磁导率________。【答案】6．两根相互平行的直导线中通以相反方向的电流时，它们________；若通以相同方向的电流，则________。【答案】相互排斥相互吸引7．当通电线圈平面与磁感线垂直时，线圈受到的力为________；当通电线圈平面与磁感线平行时，线圈受到的力为________。【答案】0最大8．剩磁和矫顽力越大的铁磁性物质，________就越大。因此，________的形状常被用来判断铁磁性物质的性质和作为选择材料的依据。【答案】磁滞损耗磁滞回线9．磁场与电场一样，是一种________，具有________和________的性质。【答案】物质、力、能10．如果在磁场中每一点的磁感应强度大小________，方向________，这种磁场称为匀强磁场。在匀强磁场中，磁感线是一组________。【答案】相等相同方向相同分布均匀的平行线（三）、单项选择题1．关于磁感线下列说法正确的是（）。A.磁感线是客观存在的有方向的曲线B.磁感线总是始于N极而终于S极C.磁感线上的箭头表示磁场方向D.磁感线上某处小磁针静止时，N极所指方向应与该处曲线的切线方向一致【答案】D2．如果线圈的形状、匝数和流过它的电流不变，只改变线圈中的媒质，则线圈内（）。A.磁场强度不变，而磁感应强度变化B.磁场强度变化，而磁感应强度不变C.磁场强度和磁感应强度均不变化D.磁场强度和磁感应强度均要改变【答案】A3．下列说法正确的是（）。A.一段通电导体，在磁场某处受到的磁场力大，则该处的磁感应强度就大B.磁感线越密处，磁感应强度越大C.通电导体在磁场中受到的力为零，则该处磁感应强度为零D.在磁感应强度为B的匀强磁场中，放入一面积为S的线圈，则通过该线圈的磁通一定为Φ=BS【答案】B4．在匀强磁场中，原来载流导线所受磁场力为F，若电流减少一半，而导线的长度增加一倍，则载流导线所受的磁场力为（）。A.2F B.F C.F/2 D.4F【答案】B5．如图2-1-27所示，磁极中间通电直导体A的受力方向为（）。图2-1-27A.垂直向上 B.垂直向下 C.水平向左 D.水平向右【答案】B6．如图2-1-28所示，处在匀强磁场中的载流导线，受到的磁场力的方向应为（）。图2-1-28A.垂直向上 B.垂直向下 C.水平向左 D.水平向右 【答案】A7．适合于制造仪表铁心的铁磁性物质是（）。A.硬磁性物质 B.软磁性物质 C.矩磁性物质 D.逆磁性物质【答案】B8．相同长度、相同截面积的两段磁路，a段为气隙，磁阻为，b段为铸钢，磁阻为则（）。A. B. C. D.条件不够，不能比较【答案】C9．空心线圈被插入铁心后（）A.磁性将大大增强 B.磁性将减弱 C.磁性基本不变 D.不能确定【答案】A10．为减小剩磁，电磁线圈的铁心应采用（）A.硬磁性材料 B.非磁性材料 C.软磁性材料 D.矩磁性材料【答案】C四、分析计算题1．把一根通有4A电流、长