《电工技术基础》磁场和磁路（讲义）河北省电子电工类 考点讲练测

编写说明：河北省《电子电工类专业考点讲练测》专辑，是依据河北省普通高等学校对口招生电子电工类专业考试大纲编写的。紧扣电子电工类专业考试大纲所涉及的三门高考课程的33个考点要求，精心编撰了41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。 本讲属于河北省《电子电工类专业考点讲练测》的第6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河北省《电子电工类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 河北省《电子电工类专业考点讲练测》第6套 【电工技术基础】 磁场和磁路 讲义 [考纲要求] 1．理解磁场的主要物理量的物理意义、单位和它们之间的相互关系。 2．熟练掌握右手螺旋定则、左手定则以及磁场对电流的作用。 3．了解铁磁物质的磁化曲线、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。 4．了解磁动势、磁阻的概念以及磁路欧姆定律的应用。 [思维导图] [知识梳理] 一、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。 产生磁场的根本原因在于电流，任何磁场都是由电流产生的。磁场的强弱正比于电流的大小，反比于与通电导体的距离。磁场的方向取决于电流的方向，可运用右手螺旋定则判别。 （1）通电直导体的磁场方向：右手握住直导体，大拇指指向电流方向，则四指的环绕方向就是磁场方向。如图（a）所示。 （2）通电螺线管的磁场方向：右手握住螺线管，四指的环绕方向为电流方向，则大拇指的指向为螺线管内部的磁感线方向，即通电螺线管的N极。如图（b）所示。 （3）环形电流的磁场方向：让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。如图（c）所示。 二、磁场的基本物理量 1.磁通 通过与磁场方向垂直的某一截面上的磁感线的总数，称为通过该截面的磁通量，简称磁通，用Ф表示，单位为Wb（韦伯）。 当截面一定时，通过该截面的磁通越大，则磁场越强。当截面与磁场方向平行时，磁通为零。 2.磁感应强度 与磁场方向垂直截面的单位面积上的磁通，称为磁感应强度，又称磁感线的密度，亦称磁通密度，用B表示，单位为T（特斯拉）。 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，。 在相同条件下，μ的值越大，磁感应强度越大，磁场越强。为了便于比较各种物质的导磁性能，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。 三、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。 四、铁磁性物质的磁化 1.磁化曲线 铁磁性物质的B随H而变化的曲线称为磁化曲线，又称为曲线，如图（a）所示，磁化曲线上每一点的斜率就是铁磁性物质在这个点对应的磁场强度上的磁导率。由图可知，B与H的关系是非线性的，即不是常数，它是随磁化电流的不同而变化的量。 2.磁滞回线 铁磁性物质经过多次循环被磁化，可以得到一个封闭的对称于原点的B随H变化的磁化曲线，称为磁滞回线，如图（b）所示。 3.基本磁化曲线 在反复交变磁场中，可相应得到一系列大小不一的磁滞回线，连接这些磁滞回线的顶点，得到的一条曲线称为基本磁化曲线，如图（c）所示。一般资料中的磁化曲线都是指基本磁化曲线。 4.铁磁材料的分类 铁磁材料根据磁滞回线的面积和形状可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 分类 磁滞回线 图像特点 材料特性 典型材料 应用 软磁材料 窄而陡，所包围的面积比较小 磁滞损耗小，剩磁和矫顽力都较小，磁导率很大，易被磁化也易去磁 硅钢片、铸铁、坡莫合金（铁镍合金）和软磁铁氧体 制造电动机、变压器、仪表和电磁铁的铁心 硬磁材料 宽而平，所包围的面积比较大 磁滞损耗较大，剩磁和矫顽力较大，不易去磁 钨钢、铬钢、钴钢、碳钢和钡铁氧体 制成永久磁铁 矩磁材料 呈矩形 容易磁化并达到磁饱和，极难去磁 锰镁铁氧体和锂锰铁氧体 环形磁心 五、磁路 1.磁路的定义 磁通经过的闭合路径称为磁路。 2.磁路的相关物理量 （1）主磁通和漏磁通。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；围绕载流线圈和部分铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁通。 （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 在串联磁路中，磁阻等于各分路磁阻之和；在并联磁路中，并联磁路磁阻的倒数等于各分路磁阻倒数之和。磁阻的倒数为磁导。 3.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 [师生互动] 1．磁场和电场一样，是一种________,具有________和________的性质. 【答案】物质、力、能 2．磁感线的方向：在磁体外部由________指向________；在磁体内部由________指向________. 【答案】N极、S极；S极、N极 3．如果在磁场中每一点的磁感应强度大小________，方向________，这种磁场叫做匀强磁场. 【答案】相等、相同 4.磁滞性是指__________________。 【答案】B的变化滞后于H的变化 5.磁化曲线可以反映物质的_________特性。 【答案】磁化 6.如果环形线圈的匝数和流过它的电流不变，只改变线圈中的媒介质，则线圈内磁场强度将_________，而磁感应强度将_________。 【答案】不变 改变 [概念强化题] 1.磁阻的单位是（ ）。 A.H－1 B.H C.A D.H/m 【答案】A 2.在匀强磁场中，原来载流导线所受的磁场力为F，若电流增加到原来的两倍，而导线的长度减少一半，这时载流导线所受的磁场力为（ ）。 A.F B. C.2F D.4F 【答案】A 3.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】A 4.下列说法正确的是（ ） A．一段通电导线，在磁场某处受的磁场力大,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．通电导线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】B 5.磁路中的欧姆定律是磁感应强度与磁势成正比，而与磁阻成反比。（ ） 【答案】× 6..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】× [高考模拟] 一、填空题 1.有一根水平东西方向放置的直导线，通以从东向西的电流，导线所受地磁场的作用力方向为_________。一根竖直方向放置的导线，通以向上的电流，所受地磁场的作用力方向为_________。 【答案】垂直地面向下 向西 2. _________所经过的路径叫作磁路；全部在磁路内部闭合的磁通叫作_________。 【答案】磁通 主磁通 3.如果在1s内，通过1匝线圈的磁通变化1Wb，则单匝回路中的感应电动势为_________V，线圈共20匝，1s磁通链变化_________Wb，线圈的感应电动势为_________V。 【答案】1 20 20 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 4.磁感线的方向总是从N极指向S极。（ ） 【答案】× 5.通过左手定则可以判断长直导线的磁场方向。（ ） 【答案】× 6.磁阻表示当磁通通过磁路时，线圈内电流受到的阻碍作用。（ ） 【答案】× 7.磁路是不可以断开的。（ ） 【答案】√ 三、选择题 8.如图所示，处在磁场中的载流导体，受到的磁场力的方向应为（ ）。 A.垂直向上 B.垂直向下 C.水平向左 D.水平向右 【答案】B 9.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】A 10.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 11.铁磁性物质的磁滞损耗与磁滞回线面积的关系是（ ）。 A.磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗也越大 B.磁滞回线包围的面积越小，磁滞损耗越大 C.磁滞回线包围的面积大小与磁滞损耗无关 D.以上答案均不正确 【答案】A 四、计算题 12.在与磁场方向平行的方向上放置一个矩形线圈，线圈长12cm、宽5cm，共500匝，通过线圈的电流为20A，线圈受到的力偶矩为36Nm，求匀强磁场的磁感应强度。 【答案】矩形线圈平面与磁场方向平行时，ɑ＝，L1＝12cm，L2＝5cm，N500，I＝20A，M＝36Nm，则由公式M＝NBISsinɑ可得B＝0.6T。 [课堂练习] 一、填空题 1.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】B H H B 2.根据磁性物质磁滞回线的形状可把磁性物质分为_________、_________和_________三大类。 【答案】软磁性物质 硬磁性物质 矩磁性物质 3.载流导线与磁场平行时，导线所受的磁场力为_________；载流导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力为_________。 【答案】零 最大 4.如果在磁场中每一点的磁感应强度大小_________，方向_________，这种磁场叫作匀强磁场。在匀强磁场中，磁感线是一组_________。 【答案】相等 相同 平行且均匀的直线 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 5.通电导体在磁场中某处受到的力为零，则该处的磁感应强度一定为零。（ ） 【答案】× 6.两根靠得很近的平行直导线，若通以相同方向的电流，则它们互相吸引。（ ） 【答案】√ 7.在均匀介质中，磁场强度的大小与媒介质的性质无关。（ ） 【答案】√ 8.通电导体周围的磁感应强度只取决于电流的大小及导体的形状，而与媒介质的性质无关。（ ） 【答案】× 三、选择题 9.通电长直导线AB的一侧悬一闭合金属线圈，AB在线圈平面内，如图2所示，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，则（ ）。 A.线圈中产生逆时针方向的电流，线圈向AB运动 B.线圈中产生逆时针方向的电流，线圈离开AB运动 C.线圈中产生顺时针方向的电流，线圈向AB运动 D.线圈中产生顺时针方向的电流，线圈离开AB运动 【答案】D 10.当矩形线圈的平面与匀强磁场方向垂直时，其所受的转矩（ ）。 A.最大 B.最小 C.为零 D.是峰值的0.707倍 【答案】C 11.如图示，有两条导线，AB垂直于CD，并相隔一段很小的距离，其中导线CD能够以中点O为轴自由转动，当两条导线按图示方向通入电流时，则导线CD将（ ）。 A.顺时针方向转动，同时靠近导线AB B.逆时针方向转动，同时离开导线AB C.顺时针方向转动，同时离开导线AB D.逆时针方向转动，同时靠近导线AB 【答案】D 12.下列说法正确的是（ ）。 A.计算机中存储物质的环行磁针属于硬磁性材料 B.钴钢、碳钢属于硬磁性材料 C.磁导率远大于1的物质称为硬磁性物质 D.日光灯中的镇流器是利用自感现象制成的 【答案】B 四、计算题 13.在磁感应强度为0.02T的匀强磁场中，放置一个长40cm、宽25cm的矩形线圈，线圈匝数N为100匝，线圈中的电流为2A，求线圈所受到的最大力偶矩。 【答案】利用公式M＝NBISsinɑ，当ɑ为时，有最大力偶矩M＝0.4Nm。 【课堂小结】 1．磁场的主要物理量的物理意义、单位和它们之间的相互关系。 2．右手螺旋定则、左手定则以及磁场对电流的作用。 3．铁磁物质的磁化曲线、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。 4．磁动势、磁阻的概念以及磁路欧姆定律的应用。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$