《电工技术基础与技能》磁场与磁路（讲义）四川省电子信息类 考点讲练测

编写说明：四川省《电子信息类专业考点讲练测》专辑，是依据四川省高等职业教育分类考试专业综合理论测试电子信息类考试说明编写的。紧扣电子信息类专业考纲所涉及的三门高考课程的应知应会的77个考点要求，精心编撰了53套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化题、高考模拟、课堂练习、课堂小结以及课后自测等九个环节。 本讲属于《电子信息类专业考点讲练测》的第8套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有四川省《电子信息类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 四川省《电子信息类专业考点讲练测》第8套 【电工技术基础与技能】 磁场与磁路 讲义 [考纲要求] 1.电流的磁效应:(1)了解磁极、磁场及磁感应线的概念； (2)掌握电流产生的磁场及安培定则。 2.磁场的主要物理量:理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度概念和定义式。 3磁场对通电导线的作用力:(1)重点掌握安培力的计算与方向判定； (2)了解电流表、扬声器、电磁继电器的工作原理。 4.铁磁性物质的磁化:了解磁化曲线及磁滞回线。 5.磁路的基本概念:(1)了解磁路、磁动势、磁阻的概念； (2)了解磁路的欧姆定律、全电流定律。 [思维导图] [知识梳理] 一、磁的基本概念 1.磁性 某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，称为磁性。 2.磁体 具有磁性的物体称为磁体。磁体分为天然磁体和人造磁体两大类。 3.磁极 磁铁是具有磁性的物体，磁铁两端的磁性最强，磁性最强的地方称为磁极。任何磁铁都有两个磁极，一个称为南极，用S表示；另一个称为北极，用N表示。 4.磁场 磁场是一种看不见又摸不着的特殊物质，它具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。规定小磁针的北极在磁场中某点所 受磁场力的方向为该电磁场的方向。 5.磁感线 在磁场中画一些曲线，使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同，这些曲线叫作磁感线。规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。磁感线是闭合曲线。磁铁外部周围的磁感线都是从N 极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S 极到N极。 二、电流的磁效应 (1)通电导线的周围和磁体的周围一样存在磁场，磁场对位于场中的磁体具有力和能的性质，它和电场一样是一种特殊的物质，磁场可以用磁感线来描述它的强弱和方向。 (2)通电导线周围磁场方向与电流方向之间的关系可用安培定则来判定，见表所列。 (3)通电螺线管内部磁场方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则来判定。见表所列。 (4)环形电流内部磁场方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则来判定。见表所示。 三、磁场的基本物理量 1.磁通 磁感应强度B 与垂直于B 方向上面积S 的乘积。它等于通过与磁感线方向 垂直的某一截面的磁感线的总数。常用φ表示磁通(磁通量),S 表 示 与B 垂直方向上的面 积，则：Φ=BS。 2.磁感应强度 磁感应强度B: 是描述磁场力的效应的物理量，当通电导线与磁场方向垂直时，其大小为B=F/IL。 3.磁导率 磁导率是表征物质导磁性能强弱的物理量，用μ表示，单位是H/m（亨/米）。不同的物质有不同的磁导率。真空中的磁导率是一个常数，用μ₀表示，。 把任一物质的磁导率μ与真空磁导率的比值称为相对磁导率，用表示，即 4.磁场强度 磁场强度是表征磁场强弱的物理量，用H表示，单位是A/m（安/米）。磁场强度与磁介质无关，只与产生磁场的电流及导体的外形尺寸有关。磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度与介质磁导率的比值，即 磁场强度是一个矢量，在均匀的介质中，磁场强度的方向和磁感应强度的方向一致。 四、磁场对通电直导体的作用 1.安培力 磁场对放在其中的通电直导体有力的作用，这个力称为安培力，也叫电磁力。 （1）当电流I的方向与磁感应强度B垂直时，导体受到的安培力最大，为。 （2）当电流I的方向与磁感应强度B平行时，导体不受安培力作用。 （3）如图所示，当电流I的方向与磁感应强度B之间有一定夹角θ时，磁场对通电直导体的作用力。 2.左手定则 安培力F的方向可用左手定则来判定：伸出左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在的平面与磁感线和导体所在的平面垂直，大拇指所指的方向就是通电直导体在磁场中所受安培力的方向。 由左手定则可知： ，，即F垂直于B、I所在的平面。 3.原理 电流表是依据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制作的。 扬声器是基于通电导线在磁场中受力运动的原理制造的。 电磁继电器则是利用了电流的磁效应这一原理制成的， 五、铁磁性物质的磁化 1.磁化现象：物质原来没有磁性，在外加磁场作用下而具有了磁性的现象。所有铁磁性物质都能磁化。 铁磁物质在反复磁化过程中，有饱和、剩磁、磁滞现象，而且还有磁滞损耗。 2.磁滞现象：B的变化总是落后于H的变化的现象。 3.剩磁现象：当H 为零时，B 不为零的现象。 4.磁化曲线及磁滞回线 (1)磁化曲线：铁磁物质的B 随 H 而变化的曲线，它表示的是铁磁物质的磁性能。 (2)磁滞回线的形状常被用来判断铁磁物质的性质和作为选择材料的依据。 六、磁路 1.磁路的相关物理量 （1）主磁通。在电机和变压器内，常把线圈套装在铁心上。当线圈内通有电流时，就会在线圈周围的空间形成磁场，由于铁心的导磁性能比空气好得多，所以绝大部分磁通将在铁心内通过，这部分磁通称为主磁通； （2）磁动势。通过线圈的电流I和线圈匝数N的乘积为磁动势（也称磁通势），用表示，单位为A。即 （3）磁阻。磁通通过磁路时所受到的阻碍作用叫磁阻，用表示。磁阻的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积A成反比，并与组成磁路的材料的磁导率μ有关，单位为，即 2.磁路欧姆定律 通过磁路的磁通与磁动势成正比，而与磁阻成反比，称为磁路欧姆定律。其公式为 3.由磁路欧姆定律导出全电流定律 其中，Um称为磁位差 [师生互动] 1.在磁体内部磁感线由________极指向________极，在磁体外部磁感线由________指向________极。 【答案】南 北 北 南 2.磁感应强度B是表示磁场的________和________的重要物理量，它是一个________量。磁感应强度B的定义式为________。对于磁场中某一确定点而言，式中的________是一个恒量，即________与________之间恒成正比。磁感应强度的方向即________的方向、________的方向，也即置于该点的小磁针________的________所指的方向。 【答案】强弱 方向 矢 磁场 磁力线 静止 北极 3.描述磁场空间分布的物理量叫做________,描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量叫做________，在匀强磁场中，这两者的关系是________ 【答案】磁通 磁感应强度 4.直线电流的磁场：用________握住导线，让伸直的大拇指与________方向一致，则四指弯曲指所指方向就是________ 【答案】右手 电流 磁场方向 5.一根与磁场方向垂直的载流直导线会受到________力的作用，当该导线有效长度L 与流经它电流I 之乘积增大时，________对导体的作用力F 也会________增大，其比值F/IL 对磁场中某确定点而言，总是保持________,我们把这个比值定义为磁场中该点的________,用字母________表示，这个定义式为________ 【答案】磁场 磁场 成正比 恒定 磁感应强度 B B=F/IL 6.通电螺线管的磁场：用________握住螺线管，让弯曲的四指所指方向与________方向一致，则大拇指所指方向就是________ 【答案】右手 电流 螺线管内部的磁场方向（或螺线管北极） [概念强化题] 1.在铁磁材料中，软磁材料的磁滞回线所包围的面积较________，硬磁材料的磁滞回线所包围的面积较________。 【答案】小 大 2.用铁磁材料做铁心是为了用较________的励磁电流获得较________的磁场。 【答案】小 强 3.由铁磁性物质构成的使磁通集中通过的回路称为________。 【答案】磁路 4.磁场对载流直导体的作用力F=________,式中的α角是________与________之间的夹角。作用力F 的方向，可用________定则进行判断。该定则的内容是：伸直________手掌，让________与其余________垂直在同一平面内，令磁力线________穿过________,四指顺着________中的________方向，则大拇指就表示________的________方向。 【答案】 B I 左手 左 大拇指 四指 垂直 掌心 导体 电流 载流直导体 受力 5.两个电磁铁，铁芯材料相同，线圈匝数相同，磁路的平均长度相等，横截面积S₁>S2, 要使两个铁芯中的磁通相等，则通入两个线圈的电流I1、I₂ 的大小关系是________ 【答案】 6.通电平行导体间有相互作用力，当两电流方向相同时是________力，当两电流方向相反时是________力。 【答案】吸引 排斥 7.带电粒子在匀强磁场中运动时受到的洛伦兹力F 方向与运动的速度V的方向夹角为________ 【答案】 8.用右手螺旋定则判断如图所示各通电线圈的N极和S极。 【答案】根据电源的极性标出电流的流向，再根据电流的流向，用右手螺旋定则判定即可，可知各通电线圈的N极和S极如图所示。 [高考模拟] 一、填空题 1.磁感应强度越大，磁感线越________；磁感应强度越小，磁感线越________。 【答案】密 疏 2.磁场强度的单位是________。 【答案】A/m 3.如果将通电直导线绕成螺线管，那么通电螺线管的周围也存在着磁场，通电螺线管相当于一根________磁铁，磁场方向仍可以用________定则来判断。 【答案】条形 右手螺旋 4.一电磁铁的磁阻为，线圈匝数为200匝，要使其磁通达到0.1Wb，则线圈中的电流应为________A。 【答案】100 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 5.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】× 6.通电线圈内插入铁芯后，它所产生的磁通会大大增强。( ) 【答案】√ 7.通电导体在磁场中受力的方向可用左手定则来判定。( ) 【答案】√ 8.只有铁磁性物质才能被磁化，而非铁磁性物质是不能被磁化的。( ) 【答案】× 9.磁感应强度与磁场强度都能反映磁场的大小，都与磁介质无关。 ( ) 【答案】× 三、选择题 10.如图所示，a、b、c 三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N 极的指向是( )。 A.a 、b 、c 均向左 B.a 、b 、c 均向右 C.a向左，b向右，c向右 D.a向右，b向左，c向右 【答案】C 11.下列关于通电直导线在匀强磁场中所受安培力的说法中，正确的是( )。 A. 安培力的方向可以不垂直于直导线 B. 安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C. 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D. 将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 【答案】B 12.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a 到 b的电流，则导线ab 受到安培力作用后的运动情况为 ( )。 A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 【答案】D 13.如图所示，载流直导线AB 处于匀强磁场中，则它受到的 磁场力方向为( )。 A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右 【答案】D 四、分析计算题 14.如图所示，在磁场强度为5 A/m 的匀强磁场中，方向水平向右，均匀介质的相对磁导率是10000,通电导体ab的长度为2 m,它在磁场中所受磁场力的方向是垂直纸面指向读者，大小为3.14×10-2N。完成下列各题。 (1)均匀介质的匀强磁场中，磁感应强度B和磁场强度H的关系是( )。 (2)根据(1)中选择的表达式，代入已知参数可求出磁感应强度的大小B=( )T。 (3)通电导体ab中电流的方向用( )来判断。 A. 楞次定律 B.左手定则 C. 右手定则 D. 右手螺旋定则 (4)通电导体ab中电流的大小是I=( )A。 (5)通电导体ab中电流的方向是( )。 A.a 指向b B.b 指向a C. 垂直ab 面向外 D. 垂直ab面向里 【答案】 [课堂练习] 一、填空题 1.载流直导线长0.2 m, 通过的电流为3 A, 匀强磁场的磁感应强度为0.5 T, 方向如图所示，则载流直导线所受磁力的大小为________,当载流直导线放在图中虚线所示位置时，所受磁场力大小为________ 【答案】0.3N 0.3N 2.运动电荷在磁场中受到的作用力叫作________,其方向可以用________定则来判断。 【答案】洛伦兹力 左手 3.有一小段通电导线，长为1 cm, 电流强度为5 A, 把它放入磁场中某一点，受到的磁场力为0.1 N, 则该点的磁感应强度B的最小值是________T。 【答案】2 4.如图所示，长10 cm 的导体ab, 通有3 A电流，电流方向从a 指向b, 将该导 体沿垂直磁感线方向放在一匀强磁场中，测得导体ab 所受磁场力为0.6N, 则磁场中该区域的磁感应强度为________,磁场对导体ab 作用力的方向为________。若导体ab中的电流为零，那么该区域的磁感应强度为________ 【答案】2T 向上 2T 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 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，则它们互相吸引。( ) 【答案】× 3.在用左手定则分析通电导体所受磁场力时，若通电导体电流I 与磁场B 的夹角为0, 则该通电导体所受的安培力为0。 ( ) 【答案】√ 4.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】× 5.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】× 三、选择题 1.下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是（ ） A.磁感线可以形象地描述各点磁场的方向 B.磁感线是磁场中客观存在的线 C.磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止 D.实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线 【答案】A 2.当磁动势一定时，铁心材质的磁导率越高，则（ ） A.磁通越大 B.磁通越小 C.磁阻越大 D.磁阻不变 【答案】A 3.如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是（ ） A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 【答案】C 4.如图所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置Ⅰ向下运动，到达磁铁上端位置Ⅱ，套在磁铁上到达磁铁中部位置Ⅲ，再到磁铁下端位置Ⅳ，最后到磁铁下方位置Ⅴ。则圆环从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ的过程中，穿过圆环的磁通的变化情况是（ ） A.变大，变小，变大，变小 B.变大，变大，变小，变小 C.变大，不变，不变，变小 D.变小，变小，变大，变大 【答案】B 四、分析计算题 一匀强磁场的磁感应强度为B=0.3T，介质为空气。现将长30cm的通电直导体置于该磁场中，如图所示。导体中电流为2A，求： （1）该磁场的磁场强度； （2）通电导体所受的安培力，并在图中标出安培力的方向。 【答案】分析可知，磁场强度可根据公式进行计算，空气的磁导率是一常数，为；安培力大小可用公式来计算，式中θ是电流I与磁场方向的夹角，θ=90°；安培力的方向由左手定则来判断。 （1）磁场强度。 （2）安培力， 由左手定则可知，安培力的方向垂直导体斜向上，如图所示。 [课堂小结] 1.电流的磁效应: (1)磁极、磁场及磁感应线的概念； (2)电流产生的磁场及安培定则。 2.磁场的主要物理量:磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度概念和定义式。 3.磁场对通电导线的作用力:安培力的计算与方向判定； 4.铁磁性物质的磁化:磁化曲线及磁滞回线。 5.磁路的基本概念:磁路、磁动势、磁阻的概念；磁路的欧姆定律、全电流定律。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$