第12卷 电磁感应(B卷) 重庆市(高职分类考试)《电工技术基础与技能》(高教版·第4版) 单元过关卷
2026-09-21
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重庆市(高职分类考试)电子信息类
《电工技术基础与技能》(高教版·第4版)
电磁感应(B卷) 单元过关卷
时间:60分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共15小题,每题3分,共45分)
1. 下列情形中,能够在闭合线圈中产生感应电流的是( )
A. 线圈在恒定磁场中保持静止
B. 磁铁相对线圈沿轴线插入运动
C. 线圈导线处于无磁场区域
D. 线圈断开后仍保持静止状态
2. 当穿过闭合线圈的磁通量增大时,感应电流产生的磁场方向应当( )
A. 与原磁场方向相同
B. 与原磁场方向相反
C. 与线圈平面方向相同
D. 与线圈运动方向相同
3. 如图所示,在环形导体的中央放一小的条形磁铁,开始时,磁铁和环在同一平面内,磁铁中心和环的圆心重合,下列方法中,能使导体产生感应电流的是( )
A. 环在纸面内绕环心顺时针转动
B. 磁铁在纸面内上下移动
C. 磁铁绕中心在纸面内顺时针转动
D. 磁铁绕竖直轴转动
4. 法拉第电磁感应定律说明:感应电动势的大小与______成正比。( )
A. 磁路中磁通量的有无
B. 磁路中磁通量的变化量
C. 磁路中的磁通量多少
D. 磁路中磁通量的变化率
5. 在电磁感应中,感生电动势的方向由哪个定律确定?( )
A. 法拉第电磁感应定律
B. 麦克斯韦方程组
C. 楞次定则
D. 库仑定律
6. 如图所示,在一个足够大的磁场中,线框abcd向右做匀速运动,则线框内( )
A. 没有感应电流产生
B. 产生感应电流,方向abcda
C. 产生感应电流,方向adcba
D. 不能确定
7. 如果穿过一个闭合电路的磁通量正在增加,闭合电路中的感应电流会产生哪种效应?( )
A. 使得电路中的电流增强
B. 使得电路中的电阻增加
C. 使得电路中的磁场减弱
D. 使得电路中的电压升高
8. 电磁感应现象是由谁提出的?( )
A. 法拉第
B. 安培
C. 奥斯特
D. 麦克斯韦
9. 如图所示,当开关S打开时,电压表指针应( )
A. 正偏
B. 反偏
C. 不偏转
D. 不能肯定
10. 法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小( )
A. 跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
B. 跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
C. 跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D. 跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
11. 变压器中的主线圈和副线圈之间通过磁场传递能量的原理是基于( )
A. 安培环路定理
B. 麦克斯韦方程组
C. 法拉第电磁感应定律
D. 费曼图原理
12. 如图所示,L为一个自感系数大的自感线圈,开关闭合后,小灯能正常发光,那么闭合开和断开开关的瞬间,能观察到的现象分别是( )
A. 小灯逐渐变亮,小灯立即熄灭
B. 小灯立即亮,小灯立即熄灭
C. 小灯逐渐变亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
D. 小灯立即亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
13. 自感对电路的影响是导致电路的( )
A. 电阻增加
B. 电压降低
C. 电流增大
D. 阻抗变化
14. 对于电感器,以下哪种参数会影响其在交流电路中的阻碍作用?( )
A. 直流电阻
B. 线圈匝数
C. 温度
D. 电感量、工作频率
15. 一个电感L=5.8mH的空心线圈,通有5A的电流。当电流由5A增加到10A时,其所储存的磁场能与原来的磁场能之比是( )
A. 1∶2
B. 2∶1
C. 1∶4
D. 4∶1
二、判断题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
16. 只要导线在磁场中运动,导线中就一定能产生感应电动势。( )
17. 如果闭合回路中的电阻增大,在磁通量变化率不变的情况下,感应电动势也会增大。( )
18. 感生电动势的大小与导体中感生电流的产生有关。 ( )
19. 自感电动势的大小与线圈本身的电流变化率成正比。( )
20. 线圈发生自感现象时,原电流方向与感应电流方向一定相反。( )
21. 自感现象和互感现象的本质不同。( )
22. 电感线圈的电阻很小,可对交流电的阻碍作用可以很大。( )
23. 把一个额定电压为的直流铁心线圈接在的交流电源上,线圈会烧毁。( )
24. 动圈式话筒中的线圈称为振膜。 ( )
25. 互感现象只在电路中起作用,不影响物理现象。 ( )
三、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
26. 涡流是由磁场的______变化引起的电流。
27. 当磁场的变化速率减小时,产生的感应电流的方向______。
28. 如图所示,导体棒MN和金属线框abcd放置在同一平面内,导体棒MN通有向右的电流。当导体棒MN中的电流I增大时会使金属线框abcd中产生感应电流,则金属线框abcd所受安培力的合力方向是平行于平面向______。
29. 产生电磁感应现象的条件是穿过回路的______发生变化。当电路闭合时,电路中有感应电流,当电路不闭合时,电路中没有感应电流,但仍有______。
30. 交流发电机是利用______原理将______能转变为______能的发电设备。
31. 回路中有感应电流产生的条件是______。感应电流的方向决定于______。
32. 自感线圈的横截面积为20c,共1000匝,通入图5所示的电流,在头2s内产生的感应电动势为1V,则线圈的自感系数为______,“1s末”线圈内部的磁感应强度为______,第 3s 内线圈的自感电动势为______,第5s内线圈中的自感电动势为______。
33. 线圈的自感系数与线圈的匝数、形状、______以及周围磁介质有关。
34. 当0.2H电感线圈中的电流由4A减少为2A时,线圈所储存的磁场能减少了______J。
35. 在电子线路中使用互感线圈来传递信号,常常要考虑互感线圈的同名端。互感线圈的同名端与两个线圈的绕行方向______。(选填“有关”或“无关”)
四、综合应用题(本大题共3小题,每题5分,共15分)
36. 某自动化生产线采用直流电磁继电器控制执行机构。继电器线圈的电感为 ,线圈中原有电流 。断开电源后,线圈电流在 内降为零,线圈电阻为 。(1)计算断电过程中线圈产生的平均自感电动势大小。(2)计算断电前线圈储存的磁场能量;若将断电时间缩短为 ,自感电动势将如何变化?(3)断开继电器线圈时触点处可能产生电火花。说明产生电火花的原因,并提出一种抑制措施。
37. 如图所示,有一矩形线圈的匝,其长为20cm,宽为10cm,以的角速度绕线圈的中心轴在的均匀磁场中旋转,线圈由其平面与磁感线垂直转到其平面与磁感线平行。完成下列各题。 (1)线圈平面与磁感线垂直时,穿过平面的磁通量Wb。 (2)线圈平面与磁感线平行时,穿过平面的磁通量Wb。 (3)线圈平面从与磁感线垂直位置转至平行位置用时s。 (4)线圈中的平均电动势大小V。 (5)线圈中的最大电动势的计算表达式正确的是( )
A.
B.
C.
D.
38. 某电子设备使用工频控制变压器,将 交流电变换为低压控制电源。变压器一次绕组匝数为 匝,二次绕组匝数为 匝,二次侧接入 的纯电阻负载,忽略变压器损耗。(1)根据互感原理计算二次侧感应电压,并计算负载电流和输出功率。(2)计算一次侧输入电流。(3)若一次绕组改接 直流电源,说明二次绕组能否持续输出稳定感应电压,并分析其原因。
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《电工技术基础与技能》(高教版·第4版)
电磁感应(B卷) 单元过关卷
时间:60分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共15小题,每题3分,共45分)
1. 下列情形中,能够在闭合线圈中产生感应电流的是( )
A. 线圈在恒定磁场中保持静止
B. 磁铁相对线圈沿轴线插入运动
C. 线圈导线处于无磁场区域
D. 线圈断开后仍保持静止状态
【答案】B
【解析】闭合线圈中的磁通量发生变化时,线圈中才会产生感应电流。磁铁相对线圈插入运动会使穿过线圈的磁通量发生变化,因此选B;其余情形不能同时满足闭合回路和磁通量变化的条件。
2. 当穿过闭合线圈的磁通量增大时,感应电流产生的磁场方向应当( )
A. 与原磁场方向相同
B. 与原磁场方向相反
C. 与线圈平面方向相同
D. 与线圈运动方向相同
【答案】B
【解析】根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化。原磁通量增大时,感应磁场方向与原磁场方向相反,因此选B。
3. 如图所示,在环形导体的中央放一小的条形磁铁,开始时,磁铁和环在同一平面内,磁铁中心和环的圆心重合,下列方法中,能使导体产生感应电流的是( )
A. 环在纸面内绕环心顺时针转动
B. 磁铁在纸面内上下移动
C. 磁铁绕中心在纸面内顺时针转动
D. 磁铁绕竖直轴转动
【答案】B
4. 法拉第电磁感应定律说明:感应电动势的大小与______成正比。( )
A. 磁路中磁通量的有无
B. 磁路中磁通量的变化量
C. 磁路中的磁通量多少
D. 磁路中磁通量的变化率
【答案】D
【解析】根据法拉第电磁感应定律,闭合回路中感应电动势的大小等于穿过回路的磁通量变化率的绝对值,即E=|ΔΦ/Δt|。因此,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,选D。
5. 在电磁感应中,感生电动势的方向由哪个定律确定?( )
A. 法拉第电磁感应定律
B. 麦克斯韦方程组
C. 楞次定则
D. 库仑定律
【答案】C
【解析】楞次定则确定感生电动势的方向。
6. 如图所示,在一个足够大的磁场中,线框abcd向右做匀速运动,则线框内( )
A. 没有感应电流产生
B. 产生感应电流,方向abcda
C. 产生感应电流,方向adcba
D. 不能确定
【答案】A
7. 如果穿过一个闭合电路的磁通量正在增加,闭合电路中的感应电流会产生哪种效应?( )
A. 使得电路中的电流增强
B. 使得电路中的电阻增加
C. 使得电路中的磁场减弱
D. 使得电路中的电压升高
【答案】C
【解析】根据楞次定则,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化。当穿过闭合电路的磁通量增加时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,从而阻碍原磁通量的增加,使电路所在区域的合磁场减弱。因此选C。
8. 电磁感应现象是由谁提出的?( )
A. 法拉第
B. 安培
C. 奥斯特
D. 麦克斯韦
【答案】A
【解析】电磁感应现象是由法拉第提出的。
9. 如图所示,当开关S打开时,电压表指针应( )
A. 正偏
B. 反偏
C. 不偏转
D. 不能肯定
【答案】B
【解析】开关S闭合时,左侧线圈中有电流通过,根据安培定则(右手螺旋定则)可知左侧线圈产生的磁场方向,假设其在铁芯中产生的磁场方向为某一方向(比如向下)。 当开关S打开时,左侧线圈中电流迅速减小到零,那么穿过右侧线圈的磁通量也迅速减小。 根据楞次定律,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,所以右侧线圈中感应电流的磁场方向应与原来穿过它的磁场方向相同(假设为向下)。 再根据安培定则,可判断出右侧线圈中感应电流的方向,从电压表的负接线柱流入,正接线柱流出。 由于感应电流从电压表的负接线柱流入,正接线柱流出,所以电压表指针应反偏。 综上,答案是B。
10. 法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小( )
A. 跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
B. 跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
C. 跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D. 跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
【答案】C
【解析】法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比。
11. 变压器中的主线圈和副线圈之间通过磁场传递能量的原理是基于( )
A. 安培环路定理
B. 麦克斯韦方程组
C. 法拉第电磁感应定律
D. 费曼图原理
【答案】C
【解析】变压器中的主线圈和副线圈之间通过磁场传递能量的原理是基于法拉第电磁感应定律。
12. 如图所示,L为一个自感系数大的自感线圈,开关闭合后,小灯能正常发光,那么闭合开和断开开关的瞬间,能观察到的现象分别是( )
A. 小灯逐渐变亮,小灯立即熄灭
B. 小灯立即亮,小灯立即熄灭
C. 小灯逐渐变亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
D. 小灯立即亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
【答案】A
【解析】当闭合开关瞬间,由于L的自感作用,灯泡慢慢变亮,当断开开关S的瞬间,线圈产生自感电动势,但是线圈与灯泡A在开关断开后,不能形成回路,则灯A立即熄灭。故选A。
13. 自感对电路的影响是导致电路的( )
A. 电阻增加
B. 电压降低
C. 电流增大
D. 阻抗变化
【答案】D
【解析】自感导致电路的阻抗变化,影响电路的频率响应
14. 对于电感器,以下哪种参数会影响其在交流电路中的阻碍作用?( )
A. 直流电阻
B. 线圈匝数
C. 温度
D. 电感量、工作频率
【答案】D
【解析】电感量和工作频率决定电感器在交流电路中的感抗,从而影响对交流电流的阻碍作用。
15. 一个电感L=5.8mH的空心线圈,通有5A的电流。当电流由5A增加到10A时,其所储存的磁场能与原来的磁场能之比是( )
A. 1∶2
B. 2∶1
C. 1∶4
D. 4∶1
【答案】D
【解析】电感线圈储存的磁场能为W=1/2LI2。电感量不变时,磁场能之比等于电流平方之比,即∶∶52=4∶1,因此选D。
二、判断题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
16. 只要导线在磁场中运动,导线中就一定能产生感应电动势。( )
【答案】错误
【解析】若直导线运动时没有切割磁感线,则不会产生感应电动势,故错误。
17. 如果闭合回路中的电阻增大,在磁通量变化率不变的情况下,感应电动势也会增大。( )
【答案】错误
【解析】感应电动势,与回路电阻无关,电阻增大不会使感应电动势增大。故表述错误。
18. 感生电动势的大小与导体中感生电流的产生有关。 ( )
【答案】正确
【解析】感生电动势会使导体中产生感生电流。
19. 自感电动势的大小与线圈本身的电流变化率成正比。( )
【答案】正确
【解析】由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,称为自感现象。自感电动势的大小与线圈本身的电流变化率成正比。故正确。
20. 线圈发生自感现象时,原电流方向与感应电流方向一定相反。( )
【答案】错误
【解析】自感电流总是阻碍原电流的变化。当原电流增大时,感应电流方向与原电流相反;当原电流减小时,感应电流方向与原电流相同。因此该说法错误。
21. 自感现象和互感现象的本质不同。( )
【答案】错误
【解析】自感现象和互感现象都是基于电磁感应中磁通量变化产生感应电动势这一本质,只是具体的情境和涉及的对象有所不同,自感是线圈自身的磁通量变化对自身产生影响,互感是一个线圈的磁通量变化对另一个线圈产生影响,但本质是相同的。
22. 电感线圈的电阻很小,可对交流电的阻碍作用可以很大。( )
【答案】正确
【解析】电感线圈对交流电的阻碍作用主要由感抗决定,感抗为XL=2πfL。在频率和电感量较大时,即使线圈电阻很小,感抗也可以很大。因此该说法正确。
23. 把一个额定电压为的直流铁心线圈接在的交流电源上,线圈会烧毁。( )
【答案】正确
【解析】直流铁心线圈按直流工作条件设计,接入交流电源后会产生交变磁通,引起铁心损耗,并可能因工作电流异常增大而使线圈严重发热,最终烧毁。因此该说法正确。
24. 动圈式话筒中的线圈称为振膜。 ( )
【答案】错误
【解析】错误。动圈式话筒中的线圈称为发声线圈。
25. 互感现象只在电路中起作用,不影响物理现象。 ( )
【答案】错误
【解析】错误。互感现象不仅在电路中起作用,还在物理现象中发挥作用,如电磁感应现象。
三、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
26. 涡流是由磁场的______变化引起的电流。
【答案】快速
【解析】涡流是由磁场的快速变化引起的电流
27. 当磁场的变化速率减小时,产生的感应电流的方向______。
【答案】不变
【解析】根据法拉第电磁感应定律,磁场变化速率减小会使感应电动势的大小减小,进而使感应电流的大小减小。只要磁通量变化的方向没有改变,感应电流的方向就不变。因此,题设条件下感应电流的方向不变。
28. 如图所示,导体棒MN和金属线框abcd放置在同一平面内,导体棒MN通有向右的电流。当导体棒MN中的电流I增大时会使金属线框abcd中产生感应电流,则金属线框abcd所受安培力的合力方向是平行于平面向______。
【答案】下
29. 产生电磁感应现象的条件是穿过回路的______发生变化。当电路闭合时,电路中有感应电流,当电路不闭合时,电路中没有感应电流,但仍有______。
【答案】① 磁通量 ② 感应电动势
【解析】根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势的大小与穿过该回路的磁通变化率成正比。当回路不闭合时,电路中没有感应电流,但仍有感应电动势。
30. 交流发电机是利用______原理将______能转变为______能的发电设备。
【答案】① 电磁感应 ② 机械 ③ 电
【解析】交流发电机利用电磁感应原理,使线圈切割磁感线产生感应电动势,将原动机提供的机械能转变为电能。
31. 回路中有感应电流产生的条件是______。感应电流的方向决定于______。
【答案】① 穿过闭合回路的磁通量发生变化 ② 磁通变化的增强与减弱及线圈绕向
【解析】闭合回路中产生感应电流必须同时满足回路闭合且穿过回路的磁通发生变化。根据楞次定律,感应电流的方向由磁通变化的增强或减弱以及线圈的绕向共同决定。
32. 自感线圈的横截面积为20c,共1000匝,通入图5所示的电流,在头2s内产生的感应电动势为1V,则线圈的自感系数为______,“1s末”线圈内部的磁感应强度为______,第 3s 内线圈的自感电动势为______,第5s内线圈中的自感电动势为______。
【答案】① 1亨利 ② 0.5T ③ 0V ④ 1V
【解析】根据法拉第电磁感应定律E=L,在头2s内,ΔI=2A,Δt=2s,E=1V,可得L=E1H,所以线圈的自感系数为1H。 由E=n,Φ=BS(S=20c,n=1000匝),头2s内E=1V,Δt=2s,ΔΦ=3Wb,又ΔΦ=ΔBS,所以ΔB=1T,0时刻I=0,B=0,1s末ΔB=0.5T,所以1s末线圈内部的磁感应强度为0.5T。 自感系数L由线圈本身决定,与电流变化情况无关,在第3s内,L=1H,ΔI=0,0,根据E=L,可得自感电动势E=0V。 在第5s内,L=1H,3~5s 内电流从 2A 均匀降至 0,ΔI=2A,Δt=2s 电流变化率大小: ,根据E=L,可得E=1×1=1V。
33. 线圈的自感系数与线圈的匝数、形状、______以及周围磁介质有关。
【答案】尺寸(或 “面积”“长度”)
【解析】线圈的自感系数与线圈的匝数、形状、尺寸以及周围磁介质有关。线圈尺寸改变会影响磁通分布和磁链,从而影响自感系数。
34. 当0.2H电感线圈中的电流由4A减少为2A时,线圈所储存的磁场能减少了______J。
【答案】1.2
【解析】线圈储存的磁场能为W=1/2LI2。初始能量1.6J,末态能量0.4J,因此减少的能量为1.6-0.4=1.2J。
35. 在电子线路中使用互感线圈来传递信号,常常要考虑互感线圈的同名端。互感线圈的同名端与两个线圈的绕行方向______。(选填“有关”或“无关”)
【答案】有关
【解析】互感线圈的同名端由两个线圈的绕行方向和相对位置决定。绕行方向不同时,同名端的位置也会发生变化,因此同名端与两个线圈的绕行方向有关。
四、综合应用题(本大题共3小题,每题5分,共15分)
36. 某自动化生产线采用直流电磁继电器控制执行机构。继电器线圈的电感为 ,线圈中原有电流 。断开电源后,线圈电流在 内降为零,线圈电阻为 。(1)计算断电过程中线圈产生的平均自感电动势大小。(2)计算断电前线圈储存的磁场能量;若将断电时间缩短为 ,自感电动势将如何变化?(3)断开继电器线圈时触点处可能产生电火花。说明产生电火花的原因,并提出一种抑制措施。
【答案】(1)根据自感电动势公式\[|e|=L\frac{|\Delta I|}{\Delta t}=0.20\times\frac{0.50-0}{2.0\times10-3}=50\ V\]平均自感电动势大小为 。(2)线圈储存的磁场能量为\[W=\frac{1}{2}LI1^2=\frac{1}{2}\times0.20\times(0.50)^2=0.025\ J\]当断电时间缩短为 时,\[|e|=0.20\times\frac{0.50}{1.0\times10-3}=100\ V\]自感电动势增大为原来的2倍。(3)断电时线圈中的电流迅速减小,磁通量发生较快变化,线圈产生阻碍电流变化的自感电动势,在触点间形成较高电压而引发电火花。可在线圈两端反向并联续流二极管,使断电电流经二极管衰减。
【解析】(1)由平均自感电动势公式|e|=L|ΔI|/Δt=0.20×0.50/(2.0×10^-3)=50 V。(2)磁场能量W=1/2LI2=0.025 J;断电时间缩短至1.0 ms时,|e|=100 V,为原来的2倍。(3)电流骤减使磁通量快速变化,产生较高自感电压,可能击穿触点空气。在线圈两端反向并联续流二极管,可使电流缓慢衰减,抑制电火花。
37. 如图所示,有一矩形线圈的匝,其长为20cm,宽为10cm,以的角速度绕线圈的中心轴在的均匀磁场中旋转,线圈由其平面与磁感线垂直转到其平面与磁感线平行。完成下列各题。 (1)线圈平面与磁感线垂直时,穿过平面的磁通量Wb。 (2)线圈平面与磁感线平行时,穿过平面的磁通量Wb。 (3)线圈平面从与磁感线垂直位置转至平行位置用时s。 (4)线圈中的平均电动势大小V。 (5)线圈中的最大电动势的计算表达式正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
38. 某电子设备使用工频控制变压器,将 交流电变换为低压控制电源。变压器一次绕组匝数为 匝,二次绕组匝数为 匝,二次侧接入 的纯电阻负载,忽略变压器损耗。(1)根据互感原理计算二次侧感应电压,并计算负载电流和输出功率。(2)计算一次侧输入电流。(3)若一次绕组改接 直流电源,说明二次绕组能否持续输出稳定感应电压,并分析其原因。
【答案】(1)理想变压器的电压比等于匝数比:\[U2=U1\frac{N2}{N1}=220\times\frac{120}{1100}=24\ V\]负载电流为\[I2=\frac{U2}{R}=\frac{24}{12}=2.0\ A\]输出功率为\[P2=U2I_2=24\times2.0=48\ W\](2)忽略损耗时,输入功率等于输出功率:\[I1=\frac{P2}{U1}=\frac{48}{220}\approx0.218\ A\](3)不能持续输出稳定感应电压。互感现象要求一次绕组中的电流随时间变化,从而使铁芯磁通量发生变化。直流接通瞬间虽会产生短暂感应电压,但稳定后磁通量基本不变,二次绕组不再持续感应出电压。
【解析】(1)理想变压器有,故 V;2.0 A, W。(2)忽略损耗,,得220≈0.218 A。(3)直流接通瞬间磁通量变化,二次侧仅产生短暂感应电压;稳定后磁通量不再变化,不能持续输出稳定电压。
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