《汽车电工电子基础》磁的基础知识（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《汽车电工电子基础》磁的基础知识-讲义 1.熟悉电流的磁场。 2.掌握磁场的基本物理量。 3.了解铁磁材料。 知识点一 电流的磁场 一、磁场的特性 ①磁场对处在场内的另一载流导体或铁磁物质有力的作用,并能在对磁场作相对运动的导体中产生感应电动势。 ②磁场具有能量。 二、通电直导线和通电线圈的磁场 对于载流导线所激发的磁场,电流及其磁场之间的方向关系可用右手螺旋定则来判断,即将右手拇指指向电流方向,而弯曲的四指指向就是磁场方向,如图1-1a所示。 对于载流线圈所激发的磁场,电流及其磁场也满足右手螺旋定则,即右手握住线圈,使弯曲的四指指向与线圈中电流的方向一致,则拇指指向即是线圈内的磁场方向。规定磁感线从线圈出来的一端是N极,磁感线进人线圈的一端为S极,如图1-1b所示。 图 1-1 下列关于电流的磁场，说法错误的是（ ） A. 磁场对铁磁物质有力的作用 B. 载流导线的磁场方向可由右手螺旋定则判断 C. 磁场对静止的导体一定有力的作用 D. 载流线圈有 N 极和 S 极之分 【答案】C 【解析】文中表明磁场对处在场内的载流导体或铁磁物质有力的作用，静止的导体若不载流，磁场对其没有力的作用，C 选项错误；A 选项符合 “磁场对处在场内的另一载流导体或铁磁物质有力的作用”，正确；B 选项与 “对于载流导线所激发的磁场，电流及其磁场之间的方向关系可用右手螺旋定则来判断” 相符，正确；D 选项依据 “规定磁感线从线圈出来的一端是 N 极，磁感线进入线圈的一端为 S 极”，正确。 1. 判断载流直导线所激发磁场的方向，应使用什么定则（ ） A. 左手定则 B. 右手螺旋定则 C. 安培定则 D. 楞次定律 【答案】B 【解析】由 “对于载流导线所激发的磁场，电流及其磁场之间的方向关系可用右手螺旋定则来判断” 可知，B 选项正确。左手定则主要用于判断安培力和洛伦兹力方向，A 选项错误；安培定则是右手螺旋定则的别称，但这里最佳答案是明确表述，C 选项不准确；楞次定律用于判断感应电流方向，D 选项错误。 2. 用右手螺旋定则判断载流直导线的磁场方向时，右手拇指指向电流方向，弯曲四指指向什么（ ） A. 电流反方向 B. 导线的延伸方向 C. 磁场方向 D. 无特定指向 【答案】C 【解析】根据 “即将右手拇指指向电流方向，而弯曲的四指指向就是磁场方向”，可知 C 选项正确，A、B、D 选项错误。 3. 对于载流线圈所激发的磁场，若右手握住线圈，弯曲四指指向与线圈中电流的方向一致，那么拇指指向是什么（ ） A. 线圈外部的磁场方向 B. 线圈内部的磁场方向 C. 线圈的旋转方向 D. 无实际意义 【答案】B 【解析】从 “右手握住线圈，使弯曲的四指指向与线圈中电流的方向一致，则拇指指向即是线圈内的磁场方向” 可知，B 选项正确，A、C、D 选项错误。 4. 规定载流线圈中，磁感线从哪一端出来（ ） A. N 极 B. S 极 C. 任意一端 D. 两端同时出来 【答案】A 【解析】依据 “规定磁感线从线圈出来的一端是 N 极，磁感线进入线圈的一端为 S 极”，可知 A 选项正确，B、C、D 选项错误。 5. 一个载流线圈周围存在磁场，若增大线圈中的电流，下列说法正确的是（ ） A. 线圈内磁场方向改变 B. 线圈内磁场方向不变，但磁场强度减弱 C. 线圈内磁场方向不变，且磁场强度增强 D. 无法判断磁场的变化情况 【答案】C 【解析】用右手螺旋定则判断载流线圈磁场方向，只与电流方向有关，增大电流方向不变，所以磁场方向不变；电流增大，产生的磁场强度增强，C 选项正确，A、B 选项错误；根据相关知识可以判断，D 选项错误。 6. 当一个导体在不均匀变化的磁场中做切割磁感线运动时，下列说法正确的是（ ） A. 导体中不会产生感应电动势 B. 导体中会产生恒定的感应电动势 C. 导体中会产生变化的感应电动势 D. 无法确定导体中是否产生感应电动势 【答案】C 【解析】已知磁场对在其中作相对运动的导体中产生感应电动势，不均匀变化的磁场，磁通量变化率是变化的，根据法拉第电磁感应定律，导体中会产生变化的感应电动势，C 选项正确；A 选项与 “能在对磁场作相对运动的导体中产生感应电动势” 不符，错误；因为磁场不均匀变化，感应电动势不是恒定的，B 选项错误；可以根据原理确定，D 选项错误。 · 磁场特性，能对载流导体等有力的作用、可产生感应电动势且具有能量。 · 右手螺旋定则，用于判断通电直导线及线圈的电流与磁场方向关系，同时说明了通电线圈磁极规定。 知识点二 磁场的基本物理量 一、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B=F/((IL) )，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。 二、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Φ=BS，单位为Wb（韦[伯]）1Wb/m2=1T。 三、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，μ0=4π×10-7H/m。 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。 安培定律中的B是指（ ） A.磁感应强度 B.磁通 C.常数 D.磁导率 【答案】A 【解析】安培定律 中，B 代表磁感应强度，它是表征磁场强弱和方向的物理量。磁通是指垂直穿过某一截面的磁感线总数，用 Φ 表示；常数是固定不变的数值，这里 B 不是常数；磁导率是表示介质导磁性能的物理量，用 μ 表示。所以 A 选项正确，B、C、D 选项错误。 1. 安培定律适应于（ ）磁场中。 A.匀强 B.非匀强 C.交变 D.均可以 【答案】A 【解析】安培定律最初是在匀强磁场的条件下推导得出的，它适用于匀强磁场中通电直导线所受安培力的计算。在非匀强磁场中，由于磁场各处的磁感应强度大小和方向可能不同，安培定律的形式会变得复杂，一般不能直接用来计算。交变磁场的磁场强度和方向随时间周期性变化，情况更为复杂，通常也不能简单应用安培定律。所以安培定律适用于匀强磁场，A 选项正确，B、C、D 选项错误。 2. 左手定则中表示安培力方向的是（ ） A.拇指方向 B.四指方向 C.穿过手心方向 D.穿过手背方向 【答案】A 【解析】左手定则的内容是：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。所以表示安培力方向的是拇指方向，A 选项正确，B 选项四指方向表示电流方向，C 选项穿过手心方向是磁感线方向，D 选项错误。 3. 通电直导体周围磁场的强弱与（ ）有关。 A.导体长度 B.导体位置 C.电流大小 D.导体质量 【答案】C 【解析】根据安培环路定理，通电直导体周围磁场的磁感应强度 B 的大小与电流大小成正比，与距离导体的远近成反比。导体长度、导体位置、导体质量并不会直接影响通电直导体周围磁场的强弱。所以通电直导体周围磁场的强弱与电流大小有关，C 选项正确，A、B、D 选项错误。 1. .在制作磁路时，一般力图使（ ） A.主磁通占大多数，漏磁通很小 B.主磁通和漏磁通基本一致 C.漏磁通明显大于主磁通 D.主磁通为零 【答案】A 【解析】在磁路中，主磁通是通过磁路中需要工作的部分的磁通，它对设备的正常运行起主要作用；漏磁通是不经过有用的磁路部分，而通过磁路周围的空气或其他非磁性物质的磁通。漏磁通不仅会导致能量损耗，还可能对周围设备产生干扰。所以在制作磁路时，一般力图使主磁通占大多数，漏磁通很小，这样可以提高磁路的效率和性能，A 选项正确，B、C、D 选项不利于磁路的正常工作和性能发挥，所以错误。 2. 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 【解析】磁场强度 H 的计算公式为 H = N×I / L（N 为线圈匝数，I 为电流，L 为磁路长度），当线圈的形状、匝数和流过它的电流不变时，磁场强度 H 不变。而磁感应强度 B = μ×H（μ 为磁导率），改变线圈中的媒质，磁导率 μ 会改变，由于 H 不变，所以磁感应强度 B 会变化。所以 A 选项正确，B、C、D 选项错误。 3. 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 【解析】根据安培力公式 ，安培力大小不仅与磁感应强度 B 有关，还与电流 I、导线长度 l 以及导线与磁场方向夹角 θ 有关，所以一段通电导线在磁场某处受的磁场力大，不能说明该处磁感应强度就大，A 选项错误；磁感线是用来形象描述磁场的，磁感线越密的地方，表示穿过单位面积的磁感线条数越多，磁感应强度越大，B 选项正确；当通电导线与磁场方向平行时，通电导线在磁场中受到的力为零，但该处磁感应强度不一定为零，C 选项错误；在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，只有当线圈平面与磁场方向垂直时，通过该线圈的磁通才为 Φ = BS，如果线圈平面与磁场方向不垂直，磁通应为 （α 为线圈平面与磁场方向夹角），D 选项错误。 · 磁感应强度表征磁场强弱与方向，是矢量，匀强磁场的此量处处相等；磁通是垂直穿过截面的磁感线总数；磁导率体现介质导磁性能，其与真空磁导率的比值为相对磁导率，依此可将物质分为顺磁、反磁和铁磁三类。 知识点三 铁磁材料 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 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】B 【解析】软磁性物质的特点是磁滞回线窄而陡，磁滞损耗小，剩磁和矫顽力小，磁导率大，易被磁化和去磁。制造仪表铁心需要材料能够快速响应磁场变化，且损耗小，软磁性物质符合这些要求。硬磁性物质剩磁和矫顽力大，不易去磁，不适合制造仪表铁心；矩磁性物质主要用于制作记忆元件等；逆磁性物质的磁性很弱，一般不用于制造磁路相关部件。所以适合制造仪表铁心的是软磁性物质，B 选项正确，A、C、D 选项错误。 1. 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 【解析】软磁性材料的剩磁和矫顽力小，易被磁化也易去磁，所以采用软磁性材料制作电磁线圈的铁心，可以在断电后使铁心的磁性迅速消失，减小剩磁。硬磁性材料剩磁和矫顽力大，断电后仍会保留较强磁性，不适合；非磁性材料不能被磁化，无法满足电磁线圈对铁心导磁的要求；矩磁性材料主要用于特殊的磁性存储等用途，不适合用于减小剩磁的电磁线圈铁心。所以为减小剩磁，电磁线圈的铁心应采用软磁性材料，C 选项正确，A、B、D 选项错误。 2. 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 【解析】铁心一般是由铁磁材料制成，铁磁材料的磁导率 μ 远大于空气的磁导率。根据磁感应强度 B = μ×H（H 为磁场强度），当空心线圈插入铁心后，由于磁导率 μ 增大，在磁场强度 H 不变（线圈的匝数、电流等不变，磁场强度不变）的情况下，磁感应强度 B 会大大增大，即线圈的磁性将大大增强。所以 A 选项正确，B、C、D 选项错误。 3. 电气设备中的磁路一般是由（ ）材料构成的。 A.塑料 B.铁磁 C.空气 D.非磁 【答案】B 【解析】铁磁材料具有高磁导率，能够使磁力线集中在磁路中，提高磁路的效率和性能。塑料和非磁材料磁导率很低，几乎不能引导磁力线，不适合用于构成磁路；空气虽然也能存在磁场，但磁导率低，不能有效聚集和引导磁力线。所以电气设备中的磁路一般由铁磁材料构成，B 选项正确，A、C、D 选项错误。 1. 下列材料中，磁滞损耗较小的是（ ） A. 钨钢 B. 硅钢片 C. 铬钢 D. 碳钢 【答案】B 【解析】软磁材料的特点是磁滞回线窄而陡，包围面积小，这意味着磁滞损耗小。硅钢片是典型的软磁材料，所以磁滞损耗较小。而钨钢、铬钢、碳钢都属于硬磁材料，硬磁材料磁滞回线宽而平，包围面积大，磁滞损耗较大。因此答案选 B。 2. 制造永久磁铁应选用以下哪种材料（ ） A. 坡莫合金 B. 软磁铁氧体 C. 钴钢 D. 硅钢片 【答案】C 【解析】硬磁材料的剩磁和矫顽力大，不易去磁，适合用来制作永久磁铁。钴钢是硬磁材料。坡莫合金、软磁铁氧体、硅钢片都属于软磁材料，软磁材料主要用于制造电动机、变压器等的铁心，不适合制作永久磁铁。所以答案是 C。 3. 关于铁磁材料的磁滞回线，下列说法正确的是（ ） A. 软磁材料的磁滞回线宽而平 B. 硬磁材料的磁滞回线所包围的面积较小 C. 软磁材料的磁滞回线窄而陡，所包围面积较小 D. 矩磁材料的磁滞回线呈圆形 【答案】C 【解析】软磁材料的磁滞回线窄而陡，包围面积小，这使得其磁滞损耗小；硬磁材料的磁滞回线宽而平，包围面积大，磁滞损耗大。矩磁材料的磁滞回线呈矩形，并非圆形。所以 A、B、D 错误，C 正确。 · 铁磁材料按磁滞回线的面积和形状，分为软磁、硬磁、矩磁材料。软磁材料磁滞回线窄陡、损耗小、易磁化去磁，用于电机等铁心；硬磁材料磁滞回线宽平、损耗大、不易去磁，可制永久磁铁；矩磁材料磁滞回线呈矩形，易饱和且难去磁，用于环形磁心。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$