技校电工基础习题及答案(第四章 磁场与电磁感应)

技校电工基础习题及答案（第四章磁场与电磁感应）第四章磁场与电磁感应
?4—1磁场
一、填空题
1(某些物体能够吸引铁、钴、镍等的性质称为磁性。

具有磁性的物体称为磁体，磁体分天然磁体和人造磁体两大类。

2(磁体两端磁性最强的部分称磁极。

当两个磁极靠近时，它们之间也会产生相互作用力，即同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

3(磁感线的方向定义为:在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N 极。

磁感线是闭合曲线。

4(在磁场的某一区域里，如果磁感线是一些方向相同分布均匀的平行直线，这一区域称为均匀磁场。

5(磁感线上任意一点的磁场方向，就是放在该点的磁针N极所指的方向。

6.电流能产生磁场的现象称为电流的磁效应。

7(电流所产生的磁场的方向可用安培定则来判断。

8(如图4-1所示，导体ab的磁感应强度B的方向为N极穿出纸面，导体的电流方向是ab。

B
ab
图4-1
二、判断题
1(每个磁体都有两个磁极，一个叫N极，另一个叫S极，若把磁体分成两段，则一段为N极，另一段为S极。

( × )
2(磁场的方向总是由N极指向S极。

( × )
3(地球是一个大磁体。

( ? )
4(磁场总是由电流产生的。

( × )
5(由于磁感线能形象地描述磁场的强弱和方向，所以它存在于磁极周围的空间里。

( ×) 三、选择题
1(在条形磁铁中，磁性最强的部位在( B )。

A(中间 B(两极 C(整体
2(磁感线上任一点的( B )方向，就是该点的磁场方向。

A(指向N极的 B(切线 C(直线
3(关于电流的磁场，正确的说法是( C )。

A(直线电流的磁场只分布在垂直于导线的某一平面上
B(直线电流的磁场(是一些同心圆，距离导线越远，磁感线越密
C(直线电流、环形电流的磁场方向都可用安培定则判断四、综合分析题
1(有两位同学，各自在一铁棒上绕一些导线制成电磁铁，然后按照从右端流人，从左端流
出的顺序通入电流。

甲同学制成的电磁铁，左端是N极，右端是S极;而乙同学制成的电
磁铁，恰好左端是S极，右端是N极。

那么，它们各自是怎样绕导线的,请用简图表示出
来。

SNNS
IIII
2(判断图4-2中各小磁针的偏转方向。

I
SN
a
N极向里，S极向外偏转
N
I
b
N极向左，S极向右
N
c
N极向右，S极向左
?4—2磁场的主要物理量
一、填空题
1(描述磁场在空间某一范围内分布情况的物理量称为磁通，用符号Φ表示，单位为Wb(韦伯);描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度，用符号B表示，单位为T(特斯拉)。

在均匀磁场中，两者的关系可用公式Φ=BS表示。

2(用来表示媒介质导磁性能的物理量叫磁导率，用符号μ表示，单位是H/m，为了方便比
μ较媒介质对磁场的影响，又引入了相对磁导率的概念，它们之间的关系表达式为μ=。

rμ03(根据相对磁导率的大小，可把物质分为顺磁材料、反磁材料和铁磁材料三类。

4(磁场强度用H表示，单位是A/m，它是矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁感应强度方向一致。

5(磁场强度的数值只与电流的大小及导体的形状有关，而与磁场媒介质的磁导率无关。

=、判断题
1(磁感应强度和磁场强度一样，都是矢量。

( ? )
2(穿过某一截面积的磁感线数叫磁通，也叫磁通密度。

( × )
3(如果通过某一截面上的磁通为零，则该截面上的磁感应强度也为零。

( × ) 4(通电线圈插入铁心后，它所产生的磁通大大增加。

( ? )
三、选择题
1(空气、铜、铁分别属于( A )。

A(顺磁物质、反磁物质、铁磁物质
B(顺磁物质、顺磁物质、铁磁物质
C(顺磁物质、铁磁物质、铁磁物质
2(下列与磁导率无关的量是( B )。

A(磁感应强度 B(磁场强度 C(磁通
四、问答题
1(试总结磁感线的特点。

答:磁感应线是人为想象出来的定性地描绘磁场分布情况的曲线。

具有下列特点: (1) 磁力线互不相交，因为磁场中任一点只有一个磁场方向。

(2) 磁力线为闭合曲线，没有起始，没有终止。

在磁体内部有S , N,外部由
N,S (3) 磁感线上任一点的切线方向即为该点的磁场方向。

(4) 磁感线越密，磁场就越强;反之，磁场则越弱。

2(磁感应强度和磁通有哪些异同,
答:磁感应强度是衡量磁场大小的量,磁通量是指一定面积中通过的磁感线条数,它是由磁感应强度与磁感线垂直通过面积的乘积。

3(磁感应强度和磁场强度有哪些异同,
答:磁感应强度:又称磁通密度，单位面积里的磁通量，用于描述磁场的能量的
强度的物理量，是一个矢量，符号是B，单位是特(斯拉)(T)。

磁场强度，是在研究磁介质、推导有磁介质的安培环路定理时引入的辅助物理量，无物理意义，是一个矢量，符号是H，单位是按(培)/米(A/m)。

?4—3磁场对电流的作用
一、填空题
1(通常把通电导体在磁场中受到的力称为电磁力，也称安培力，通电直导体在磁场内的受内的受力方向可用左手定则来判断。

2(把一段通电导线放入磁场中，当电流方向与磁场方向垂直时，导线所受到的电磁力最大;当电流方向与磁场方向平行时，导线所受的电磁力最小。

3(两条相距较远且相互平行的直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引;当通以相反方向的电流时，它们相互排斥。

4(在均匀磁场中放入一个线圈，当给线圈通入电流时，它就会转动，当线圈平面与磁感线平行时，线圈所产生转矩最大，当线圈平面与磁感线垂直时，转矩最小。

二、选择题
1(在均匀磁场中，原来载流导体所受磁场力为F，若电流强度增加到原来的2倍，而导线的长度减小一半，则载流导线所受的磁场力为( B )。

A(2F B(F C(F/2 D(4F
2(图4-3所示磁场中，通电导体受力的方向为( B )。

A(向上 B(向下 C(向右 D.向左
I
rE
图4-3
3(将通电矩形线圈用线吊住并放入磁场，线圈平面垂直于磁场，线圈将(c )。

A(转动 B(向左或向右移动 C(不动
三、综合分析题
1(标出图4-4中电流或力的方向。

IFFNSII
n
EC)a)b)
图4-4
2(欲使通电导线所受电磁力的方向如图4-5所示，应如何连接电源,
FF
a)b)
图4-5
四、计算题
1(把一根通有4A电流、长为30 cm的导线放在均匀磁场中，当导线和磁感应线垂直时，测得所受磁场力是0. 06 N。

求:
0(1)磁场的磁感应强度; (2)如果导线和磁场方向夹角为30，导线所受到的磁场力的大小。

F0.06解:(1)?F=BIL ?B= = =0.05(T) -2IL4×30×10
0(2)?F=BILsinα?F=0.05×4×0.3×sin30=0.03(N)
0答:磁场的磁感应强度B为0.05T，如果导线和磁场方向夹角为30，导线所受到的磁场力
为0.03N。

2(如图4-6所示，有一根金属导线，长0.4 m，质量是0. 02 kg，用两根柔软的细线悬在均匀磁场中，当导线中通以2A电流(方向如图)时，磁场的磁感应强度为多大,磁场方向如何才能抵消悬线的张力,
I
图4-6
解:导线只有受到垂直向上的电磁力且大小和重力相等时，才能抵消悬线的张力
0.02×9.8F由F=BIL B= = =0.25(T) (注:G=mg=0.02×9.8(N)) IL2×0.4
磁场方向由外向里
答:磁场的磁感应强度为0.25T，磁场方向由外向里才能抵消悬线的张力.
?4—4铁磁物质
一、填空题
1(使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。

只有铁磁物质才能被磁化。

磁场强度H变化的规律称为磁化曲线。

当线圈通入交变电流2(铁磁物质的磁感应强度B随
时，所得到的闭合曲线称为磁滞回线。

3(铁磁材料根据工程上的用途不同，可分为硬磁性材料、软磁性材料和矩磁材料。

二、判断题
1(铁磁物质在反复磁化的过程中，H的变化总是滞后于B的变化。

( × )
2(铁磁物质的磁导率为一常数。

( × )
3(软磁性材料常被做成电机、变压器、电磁铁的铁心。

( ? )
三、问答题
1(铁磁材料可分为哪几类,它们的磁化曲线各有什么特点,各有什么用途, 答:铁磁材料可分为硬磁材料、软磁材料、矩磁材料三类。

硬磁材料的磁滞回线宽，常用做永久磁铁;软磁材料的磁滞回线窄长，常用做磁头、磁芯、和电机、变压器、继电器的铁芯等;矩磁材料的磁滞回线接近矩形，可用作记忆元件如磁带、磁盘等。

2(平面磨床的电磁工作台，在工件加工完毕后，应采取什么措施才能将工件轻便地取下,为什么,
答:需要在励磁线圈中通入短暂的反向电流这样方能取下工件。

因为有剩磁存在，这样可以消除剩磁后，使工件顺利取下。

?4—5 电磁感应
一、填空题
1(楞次定律的内容是:感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。

当线圈中的磁通增加
;当线圈中的磁通减少时，感应磁场的方向与原磁时，感应磁场的方向与原磁通的方向相反
通方向相同。

2(在电磁感应中，用楞次定律判别感应电动势的方向，用法拉第电磁感应定律计算感应电
ΔΦ动势的大小，其表达式为e=N。

Δt
二、判断题
1(当磁通发生变化时，导线或线圈中就会有感应电流产生。

( ×) 2(通过线圈中的磁通越大，产生的感应电动势就越大。

(× )
3(感应电流产生的磁通总是与原磁通的方向相反。

(× )
4(左手定律既可以判断通电导体的受力方向，又可以判断直导体的感应电流方向。

( ×) 三、选择题
1(法拉第电磁感应定律可以表述为:闭合电路中感应电动势的大小(A)。

A(与穿过这一闭合电路的磁通变化率成正比
B(与穿过这一闭合电路的磁通成正比
C(与穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
D(与穿过这一闭合电路的磁通变化量成正比
2(如图4-7所示，在均匀磁场中，两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属导线ab、cd，假定它们沿导轨运动的速度分别为Vl和V2，且V2>Vl，现要使回路中产生最大的感应电流，且方向由a,b，那么ab、cd的运动情况应为(A)。

A(背向运动 B(相向运动
C(都向右运动 D(都向左运动
ac
bd
图4-7
3(如图4-8所示，当导体ab在外力作用下，沿金属导轨在均匀磁场中以速度ν向右移动时，放置在导轨右侧的导体cd将(B)。

A(不动 B(向右移动
C(向左移动
ac
ν
bd
图4-8
4(运动导体在切割磁感应线而产生最大感应电动势时，导体与磁感应线的夹角为(C)。

000A(0 B(45 C(90
5(下列属于电磁感应现象的是( D)。

A(通电直导体产生的磁场
B(通电直导体在磁场中运动
C(变压器铁心被磁化 (
D(线圈在磁场中转动发电
四、综合分析题
1(什么是电磁感应,电磁感应的条件是什么,线圈中有磁通是否就一定有感应电动势, 答:电磁感应:利用磁场变化产生感应电动势的现象成为电磁感应现象简称电磁感应。

电磁感应的条件是:导体切割磁力线或磁通发生变化。

线圈中有磁通是不一定有感应电动势。

因为感应电动势与磁通变化率有关，与磁通大小无关。

2(用线绳吊起一铜圆圈，如图4-9所示，现将条形磁铁插入铜圆圈中，铜圆圈将怎样运动,
NS
图4-9
答:铜圆圈将向左运动
3(如图4-10所示，导体或线圈在均匀磁场中按图示方向运动，是否会产生感应电动势,如可以产生，其方向如何,
BBBOvAD
v
AnBC
a)a)b)
图4-10
答:a图中的导体切割磁力线可以产生感应电动势，方向垂直向上。

b图中的闭合导体在运动中，磁通量没有改变，因此不能产生感应电动势。

C图中的导体切割磁力线，能够产生感应电动势，其方向为顺导线方向向上。

4(如图4-11所示，箭头表示磁铁插入和拔出线圈的方向，试根据楞次定律标出图中电流计
的偏转方向。

SS
NN
a)b)
图4-11
答:a图电流计的向左偏转，b图电流计的向右偏转。

5(金属框ABCD在束集的磁场中摆动，磁场方向垂直纸面向外，如图4-12所示。

(1)判别金属框从右向左摆动过程中分别在位置工、?、?时是否产生感应电流,若产生电流，标出感应电流的方向;(2)金属框在摆动过程中振幅将怎样变化,为什么,
D?AC?
B?
图4-12
答:(1)1、位置能够产生感应电流，方向为顺时针。

2位置不能产生感应电流。

3位置能够产生感应电流，方向为逆时针。

(2)金属框在摆动过程中振幅将逐渐减小,产生的电磁力阻碍线圈的运动。

五、计算题
1(均匀磁场的磁感应强度为0.8 T，直导体在磁场中有效长度为20 cm，导线运动方向与磁
o场方向夹角为a，导线以10 m/s的速度作匀速直线运动，如图4--13所示，求a分别为O、0030、90时直导体上感应电动势的大小和方向。

a
图4-13
解:e=Blvsina
当a=0?时e=0.8×0.2×10×sin0?=0(V)
当a=30?时e=0.8×0.2×10×sin30?=0.8(V)，方向垂直纸面向外
当a=90?时e=0.8×0.2×10×sin90?=1.6(V) ，方向垂直纸面向外
2(有一1000匝的线圈，在0.7 s内穿过它的磁通从0. 02 Wb增加到0.09 Wb，线圈的电阻是10 Q，当它跟一个电阻为990 Q的电热器串联成回路时，求电热器的电流。

,Φ0.09-0.02解:e=N =1000× =100(V) 07,t
E100I= = =0.1(A) R+r990+10
答:电热器的电流为0.1A。

3(如图4-14所示，均匀磁场的磁感应强度B=2T，方向垂直纸面向里，电阻
R=0.5 Q，导体AB、CD在平行框上分别向左和向右匀速滑动，v=5 m/s，V =4
m/s，AB和CD的长度12
都是40 cm.。

求:(1)导体AB、CD上产生的感应电动势的大小;(2)电阻R中的电流大小和方向。

ARC
V1V2
BD
图4-14
解:(1)AB上产生的感应电动势:
e=Blv=2×0.4×5=4(V) ab1
CD上产生的感应电动势:
e=Blv=2×0.4×4=3.2(V) cd1
(2) 电阻R中的电流
E+E4+3.2abcdI= = =14.4(A) R0.5
方向向左
答:导体AB、CD上产生的感应电动势的大小分别为4V，3.2V，电阻R中的电流大小为14.1A，方向向左。

?4-6 自感
一、填空题
1(自感现象是电磁感应现象的一种，它是由线圈本身电流发生变化而引起的。

自感电动势用eL表示，自感电流用iL表示。

NФ2(自感系数用符号L表示，它的计算式为L= ，单位为亨利(H)。

I
3(电感的大小不但与线圈的匝数和截面积有关，还与线圈中的媒介有很大关系。

4(电感线圈和电容器相似，都是储能元件，电感线圈中的电流不能突变。

二、判断题
1(线圈中的电流变化越快，则其自感系数就越大。

( × ) 2(自感电动势的大小与线圈的电流变化率成正比。

( ? ) 3(当结构一定时，铁心线圈的电感是一个常数。

( × ) 三、选择题
1(当线圈中通入( B )时，就会引起自感现象。

A(不变的电流 B(变化的电流 C(电流
2(线圈中产生的自感电动势总是( C )。

A(与线圈内的原电流方向相同
B(与线圈内的原电流方向相反
C(阻碍线圈内原电流的变化
D(上面三种说法都不正确
四、综合分析题
1(什么是电感,一个无铁心的圆柱形线圈的电感与哪些因素有关, 答:线圈中通过单位电流所产生的自感磁通称为自感系数，简称电感，它由线圈本身的性质决
定。

一个无铁心的圆柱形线圈的电感与线圈的匝数、截面积、线圈的长度有关。

2(如图4-15所示，试分析开关S断开瞬间灯泡的发光情况。

HL1
L
S
图4-15开关S断开瞬间灯泡的发光:灯泡突然很亮一下再熄灭
3(如图4-16所示，试分析开关S合上的瞬间两个灯泡的发光情况，并解释其原因。

LHL1
HL2R
ES
图4-15
答:开关S合上的瞬间两个灯泡的发光情况:HL2立即亮，HL1慢慢亮。

原因是HL1与电感线圈串联，在S闭合瞬间，电感线圈阻止了HL1灯泡的电流的增加，因此HL1灯泡的电流只能逐步增大，逐渐点亮。

HL2与电阻串联对电流的变化没有阻碍作用，因此S开关闭合时立即点亮。

4(分别用万用表欧姆挡来测量阻值较大的电阻器、电容器、电感线圈(其直流电阻很小)三种元件时，指针的偏转情况各有什么不同,
答:测量电阻器时，指针有较大偏转;测量电容器时，指针偏转后又回到原来的地方;测量电感线圈时，偏转很小或根本不偏转。

五、计算题
1(电感L=500 mH的线圈，其电阻忽略不计，设在某一瞬间线圈的电流每秒增加5A，此时线圈两端的电压是多少,
Δi5-3解:?e=L =500×10× =2.5(V) Δt1
答:此时线圈两端的电压是2.5V。

2(在一自感线圈中通入如图4-17所示电流，前2s内产生的自感电动势为1V，则线圈的自感系数是多少,第3s、第4s内线圈产生的自感电动势是多少,第5s内线圈产生的自感电动势是多少,
i(A)
8
6
4
2
26845t(s)
图4-17
ΔiΔt2解:(1) ?e=L ? L=e =1× =0.5(H) ΔtΔi4
(2)第3秒内，第4秒内线圈中的电流没有变化所以，线圈产生的感应电动势为0。

(3)第5秒内
Δi4e=L =0.5× =2(V) Δt1
答:略。

?4—7互感
一、填空题
1(由于一个线圈中的电流产生变化而在另一个线圈中产生电磁感应的现象叫互感现象。

2(当两个线圈相互平行时，互感系数最大;当两个线圈相互垂直时，互感系数最小。

3(由于线圈的绕向一致而产生感应电动势极性始终保持一致的端子叫同名端。

二、综合分析题
1(标出图4-18中各线圈的同名端。

34
13
42
5612
a)b)
图4-18
方法:假设出磁场方向后，用右手定则判断感应电流方向，方向相同的为同名端。

A)图中1、4、6为同名端。

2、3、5为同名端。

b)图中1、3为同名端。

2、4为同名端。

2(如图4-19所示，当开关S断开瞬间，电压表指针如何偏转, -
SRV+
E
图4-19
--
SRV+
+E
图4-19解:
当开关S断开瞬间，电压表指针正向偏转。

3(在如图4-20所示电路中，把变阻器R的滑动片向左移动使电流减弱，试确定这时线圈A和B中感应电流的方向。

AAB
AA
图4-20 解:
SN
AAB
AA
图4-20
滑动电阻器的滑臂向左移动，则电阻增大，电流减
小，磁场减弱。

感应电流应使原磁场增强。

4(补画出图4-21中判别Ll、L2的同名端的实验电路(器材自选)并说明判别方法。

L1L2
图4-21
判别方法
31
L1L2Ve1e2
24
图4-21
滑动电阻器向下移动时，串联电阻减小，电感线圈1的电流增大，磁场增强，L1的自感电动势为1正2负。

若电压表正偏，则L2的互感电动势为3正4负，则1、3(或2、4)互为同名端。

若电压表反偏，则L2的互感电动势为4正3负，则1、4(或2、3)互为同名端。

?4—8磁路欧姆定律
一、填空题
1(磁通所通过的路径称为磁路。

磁路可分为无分支磁路和有分支磁路。

2(我们把全部在磁路内部闭合的磁通称为主磁通，部分经过磁路周围物质而自成回路的磁通称为漏磁通。

3(磁动势用FM表示，单位是安培(A);磁阻用R表示，单位是1/亨。

m
Fm4(磁路中的磁通、磁通势和磁阻之间的关系，可用磁路欧姆定律来表示，即
Φ=。

Rm5(在电路与磁路的对比中，电流对应于磁通，电动势对应于磁动势，电阻
对应于磁阻。

6(实际应用的电磁铁一般由励磁线圈、铁芯和衔铁三个主要部分组成。

二、判断题
1(铁磁性物质的磁阻小，所以可以尽可能地将磁通集中在磁路中。

( ? )
2(磁路欧姆定律可以用来分析和计算磁路。

( ×)
3(磁动势的单位是伏特。

( × )
4(气隙对直流电磁铁和交流电磁铁的影响是相同的。

(× )
三、问答题
1(磁路欧姆定律为什么一般只用做磁路的定性分析，而不宜在磁路中用来计算, FmNIIN答:磁路欧姆定律为Φ=== ,因为铁磁材料的磁导率μ不是常数，所以
磁路欧姆定RmRml
μS
律只可用于定性分析，不能用于定量计算。

2(气隙对交流电磁铁和直流电磁铁的影响有何不同,
答:气隙对于直流电磁铁来说，励磁电流恒定不变，与空气隙无关。

对于交流
电磁铁的励磁电流随空气隙的增大而增大。

四、计算题
1(有一环状铁心线圈，流过的电流为5A，要使磁动势达到2 000 A，试求线圈
的匝数。

解:?Fm=NI ?2000=N×5 N=400(匝)
答:线圈的匝数为400匝。

*2(有一圆环形螺旋线圈，外径为60 cm，内径为40 cm，线圈匝数为1 200
匝，通有5A的电流，求线圈内分别为空气隙和软铁时的磁通(设软铁的相对磁导率
为700 H/m)。

-7解:(1)μ=4π×10H/m 0-7 μ=700×μ=700×4π×10H/m 铁0
l=πd=π×0.5=0.5π
222s=πr=π×(0.1)=0.01π(m)
l0.5π8 R=(1/H) ==0.398×10-7mμs 4π×10×0.01π0
×51200NI-4 Φ= = =1.5×10(Wb) 8R0.398×10m
Rm0(2)Rm铁= 700
-4Φ=Φ0×700=1.5×10×700=0.105(Wb)
-4答:线圈内分别为空气隙和软铁时的磁通为1.5×10Wb，0.105Wb。