专题十一 磁场力与磁性材料（讲义） 四川省对口招生《电工技术基础与技能》（高教版）考纲讲练测

编写说明：本套资料严格依据《四川省普通高校招生职业技能考试大纲·电子信息类（2023年版）》及高等教育出版社《电工技术基础与技能》（第4版）编写，围绕“考点解读—思维导图—知识梳理—背诵—常考题—高考模拟—课堂练习—课堂小结”组织内容。题目范围不超出考纲，讲解突出中职学生的识记、辨析、计算和综合应用能力。 四川省电子信息类 《电工技术基础与技能》考纲讲练测 专题十一 磁场力与磁性材料 讲义 [环节1 考点解读] 一、考纲再现 重点掌握安培力的计算与方向判定。 了解电流表、扬声器、电磁继电器的工作原理。 了解磁化曲线及磁滞回线。 二、微目标拆解 能根据电流、磁感应强度、导线长度及夹角计算安培力。 能用左手定则判断通电导线在磁场中的受力方向。 能说明电流表、动圈式扬声器和电磁继电器利用安培力工作的基本过程。 能解释铁磁性物质由磁畴取向排列而被磁化的原因。 能读懂磁化曲线、磁滞回线，区分剩磁、矫顽磁力和磁滞损耗。 能根据用途选择软磁性、硬磁性或矩磁性材料。 三、考情提示 安培力常以公式代入、最大值判断和左手定则方向判断的形式考查。 使用时，θ是电流方向与磁场方向的夹角，导线与磁场垂直时力最大。 左手定则中磁感线穿入手心、四指指电流、大拇指指受力方向，三者必须互相垂直。 磁化部分常考磁畴、饱和、剩磁、矫顽磁力、磁滞及材料分类的对应关系。 磁滞回线包围面积越大，磁滞损耗越大；软磁材料适合交变磁化，硬磁材料适合制成永久磁铁。 [环节2 思维导图] [环节3 知识梳理] 知识点1 安培力的大小与方向 【知识再现】磁场对通电直导线有作用力，这种力称为安培力。 【讲解】通电直导线处在匀强磁场中时，若电流方向与磁场方向垂直，安培力大小为；若两者夹角为θ，则。θ为90°时安培力最大，θ为0°时安培力为零。安培力方向可用左手定则判断：左手掌心迎向磁感线，四指指向电流方向，大拇指所指就是导线受力方向。 图11-1 磁感应强度的分解 【易错提醒】公式中的θ是电流方向与磁场方向的夹角；左手定则中四指表示电流，不是电子运动方向。 1. 一根长的直导线垂直放在的匀强磁场中，通以电流，导线所受安培力为________。 【答案】 【解析】导线与磁场垂直，。 2. 用左手定则判断安培力方向时，左手四指应指向________方向。 【答案】电流 【解析】左手掌心迎向磁感线，四指指电流，大拇指指安培力方向。 知识点2 安培力的典型应用 【知识再现】电流表、扬声器和电磁继电器等装置都利用磁场对通电导体的作用力。 【讲解】动圈式电流表中，通电线圈在永久磁铁的磁场中受到安培力，线圈产生转矩并带动指针偏转，电流越大偏转越明显。动圈式扬声器中，音频电流通过音圈，音圈在永久磁铁的磁场中受到方向和大小不断变化的安培力，带动纸盆振动发声。电磁继电器利用通电线圈产生磁场吸引衔铁，使触点闭合或断开，从而用小电流控制较大电路。 【易错提醒】电流表和扬声器的共同基础是通电线圈受力；继电器主要利用电磁铁吸合衔铁完成触点切换，不要把三者的运动部件混淆。 3. 动圈式电流表指针偏转的直接原因是通电线圈在永久磁铁的磁场中受到________。 【答案】安培力（磁场力） 【解析】通电线圈在磁场中受到安培力，形成转矩，带动指针偏转。 4. 动圈式扬声器把电能转换为声能，音圈振动的动力来自（ ）。 A. 电阻热 B. 磁场对通电线圈的作用力 C. 电容器放电 D. 静电吸引力 【答案】B 【解析】音频电流通过音圈时，音圈在永久磁铁的磁场中受到安培力而振动。 知识点3 铁磁性物质的磁化与磁畴 【知识再现】本来不具磁性的物质，由于受到磁场作用而具有磁性的现象称为磁化。 【讲解】只有铁磁性物质容易被磁化。铁磁性物质内部由许多磁畴组成，每个磁畴相当于一个小磁铁。无外磁场时磁畴排列杂乱，磁性相互抵消；受到外磁场作用时，磁畴沿外磁场方向取向排列，物质显出较强磁性。去掉外磁场后，部分磁畴仍保持取向，就会出现剩磁。温度超过居里温度时，磁畴结构被破坏，铁磁性消失。 图11-2 有外磁场时磁畴的取向排列 【易错提醒】不是所有物质都能被明显磁化；磁化是铁磁性物质内部磁畴取向排列的结果，超过居里温度后铁磁性会消失。 5. 铁磁性物质被磁化的微观原因是内部磁畴在外磁场作用下发生了________。 【答案】取向排列 【解析】外磁场使原本杂乱的磁畴沿磁场方向取向排列，形成附加磁场。 6. 铁磁性物质的温度超过居里温度后，其铁磁性将（ ）。 A. 增强 B. 消失 C. 保持不变 D. 变成硬磁性 【答案】B 【解析】超过居里温度，磁畴结构瓦解，铁磁性消失。 知识点4 磁化曲线、磁滞回线与磁性材料 【知识再现】铁磁性物质的磁感应强度B随磁场强度H变化的曲线称为磁化曲线；反复交变磁化形成的闭合曲线称为磁滞回线。 【讲解】磁化曲线反映B随H变化的非线性关系，铁心接近饱和时，H继续增大而B的增加变慢。磁滞回线中，H减小到零而B仍不为零的B值称为剩磁；使B降为零所需的反向磁场强度称为矫顽磁力。B的变化落后于H的变化称为磁滞，回线包围的面积表示磁滞损耗的大小。软磁性材料回线窄、剩磁和矫顽力小，适合变压器和电动机铁心；硬磁性材料回线宽、剩磁和矫顽力大，适合永久磁铁；矩磁性材料具有近似矩形回线，可用于存储元件。 图11-3 铁磁性物质的磁滞回线 图11-4 三类磁性材料的磁滞回线 【易错提醒】剩磁是H=0时仍保留的B，矫顽磁力是使B回到0所需的反向H；不能把二者都理解成材料的磁感应强度。 7. 在磁滞回线上，当磁场强度而磁感应强度时，该磁感应强度称为________。 【答案】剩磁 【解析】H降为零后材料仍保留的磁感应强度叫剩磁。 8. 变压器铁心宜选用（ ）材料。 A. 硬磁性 B. 软磁性 C. 矩磁性 D. 非磁性 【答案】B 【解析】变压器铁心需要反复磁化，宜选用磁滞回线窄、损耗小的软磁性材料。 [环节4 背诵环节] 背诵条目（先遮盖答案背诵，再逐条核对） 1. 安培力的大小公式是什么？什么时候最大？ 【答案】。电流方向与磁场方向垂直，即θ=90°时，安培力最大，。 2. 怎样用左手定则判断安培力方向？ 【答案】左手掌心迎向磁感线，四指指向电流方向，大拇指所指方向就是安培力方向。 3. 动圈式电流表和扬声器利用了什么原理？ 【答案】通电线圈在永久磁铁的磁场中受到安培力；电流表使线圈产生转矩带动指针，扬声器使音圈带动纸盆振动发声。 4. 铁磁性物质为什么能被磁化？ 【答案】铁磁性物质内部有许多磁畴；无外场时磁畴杂乱，受外场后磁畴沿外场方向取向排列，物质因此显出磁性。 5. 什么是剩磁和矫顽磁力？ 【答案】H减小到零时仍保留的B叫剩磁；使B降为零所需的反向磁场强度叫矫顽磁力。 6. 软磁性和硬磁性材料分别适合什么用途？ 【答案】软磁性材料易磁化、易去磁且磁滞损耗小，适合变压器、电动机铁心；硬磁性材料剩磁和矫顽磁力大，适合制成永久磁铁。 [环节5 常考题（中档题）] 1. 通电直导线在磁场中受安培力的方向与电流方向、磁场方向的关系是（ ）。 A. 与二者都平行 B. 与二者都垂直 C. 只与电流平行 D. 只与磁场平行 【答案】B 【解析】安培力方向同时垂直于电流方向和磁场方向。 2. 一根长的导线垂直放在磁场中，电流，安培力为________。 【答案】 【解析】。 3. 左手定则中，左手四指指向（ ）。 A. 磁场方向 B. 电流方向 C. 安培力方向 D. 导线长度方向 【答案】B 【解析】左手定则规定四指指向电流，大拇指指向安培力。 4. 动圈式扬声器中，音圈振动带动的部件是（ ）。 A. 磁芯 B. 纸盆 C. 电刷 D. 滑片 【答案】B 【解析】音圈粘接在纸盆上，音圈受力振动带动纸盆振动发声。 5. 铁磁性物质无外磁场时，内部磁畴通常（ ）。 A. 全部同向排列 B. 排列杂乱 C. 完全消失 D. 保持矩形排列 【答案】B 【解析】无外磁场时磁畴排列杂乱，磁性相互抵消。 6. 磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗越________。 【答案】大 【解析】磁滞回线包围的面积反映每次交变磁化的能量损耗，面积越大损耗越大。 [环节6 高考模拟题] 以下题目按四川省职教高考常见命题方式编制，用于训练“关键词定位—概念对应—情境应用”。 1. 导线中的电流方向与磁场方向平行时，导线所受安培力为（ ）。 A. 最大 B. 最小且为零 C. D. 无法判断 【答案】B 【解析】。 2. 某导线长，电流，处在匀强磁场中，导线与磁场夹角为，安培力为________。 【答案】 【解析】。 3. 电流表线圈在磁场中受到安培力后产生的是（ ）。 A. 平动 B. 转矩 C. 热量 D. 电压 【答案】B 【解析】线圈两侧受力形成力偶，产生转矩使指针偏转。 4. 关于磁化曲线，下列说法正确的是（ ）。 A. B与H始终成正比 B. 它表示B随H的变化关系 C. H为零时B必为零 D. 只适用于非铁磁材料 【答案】B 【解析】磁化曲线表示铁磁性物质B随H变化的关系，且关系通常是非线性的。 5. 硬磁性材料的主要特点是（ ）。 A. 易磁化且易去磁 B. 剩磁和矫顽磁力较大 C. 磁滞损耗一定为零 D. 不能被磁化 【答案】B 【解析】硬磁性材料磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大，适合永久磁铁。 6. 当外磁场强度降为零而材料仍保留磁性，这种现象称为（ ）。 A. 饱和 B. 剩磁 C. 磁滞损耗 D. 磁屏蔽 【答案】B 【解析】H=0时仍保留的磁感应强度称为剩磁。 [环节7 课堂练习] 课堂练习建议用时15—25分钟。先独立作答，再核对答案与解析。 1. 安培力公式中的θ是电流方向与磁场方向的夹角。（ ） 【答案】√ 【解析】θ定义为电流方向与磁场方向的夹角。 2. 导线与磁场方向平行时，安培力最大。（ ） 【答案】× 【解析】平行时θ=0°，；垂直时安培力最大。 3. 用左手定则判断安培力时，大拇指指向电流方向。（ ） 【答案】× 【解析】四指指电流方向，大拇指指安培力方向。 4. 电磁继电器利用通电线圈吸引衔铁，使触点切换。（ ） 【答案】√ 【解析】继电器通过电磁铁吸合衔铁，控制触点闭合或断开。 5. 磁滞现象是B的变化总是落后于H的变化。（ ） 【答案】√ 【解析】这正是铁磁性物质反复交变磁化时的磁滞定义。 6. 硬磁性材料适合制作变压器铁心。（ ） 【答案】× 【解析】变压器铁心需要软磁性材料，以减小反复磁化的磁滞损耗。 [环节8 课堂小结] 复习建议：安培力大小为，方向同时垂直于电流方向和磁场方向，可用左手定则判断。 电流表、扬声器利用通电线圈受安培力；电磁继电器利用电磁铁吸合衔铁控制触点。 铁磁性物质由磁畴组成，外磁场使磁畴取向排列而发生磁化，超过居里温度后铁磁性消失。 磁化曲线反映B-H关系；磁滞回线中的剩磁、矫顽磁力和回线面积分别反映材料的保磁能力、退磁难易和磁滞损耗。 软磁性材料适合变压器和电动机铁心，硬磁性材料适合永久磁铁，矩磁性材料可用于存储元件。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $