电工基础四版习题册答案第四章磁场与电磁感应.docx

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电工基础四版习题册答案第四章磁场与电磁感应

电工基础四版习题册答案第四章磁场与电磁感应  

2012-12-1121:

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第四章磁场与电磁感应（中等职业技术，劳动社会保障出版）

                §4-1  磁场

一、填空题

1,某些物体能够__吸引铁、镍、钴等物质这种_____的性质称为磁性.具有_磁性______的物体称为磁体称为___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.___通电电流能产生磁场这种___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ad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_由 a→b__.

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,若把磁体分成两端,则一段为N极,另一段叫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.由于磁感线能想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.磁感线上任意点的（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,正确说法是（C ）

 A.直线电流的磁场只分布在垂直与导线的某一平面上

 B.直线电流的刺伤是一些同心圆,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,各自在铁棒上绕一些导线制成电磁铁,照后按照从右段流入,从左段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.

2.判断图4-2中各小磁针的偏转方向.

                    §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      表示，单位为____Wb________;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 特斯拉（T）。

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的物理量叫   磁导率      ，用符号  u  表示,单位是

H/m   为了方便比较媒介质对磁场的影响,有引入了__相对磁导率  相对磁导率      的概念,他们之间的关系表达式为  ur=u/u0   。

     3.根据相对磁导率的大小,可把物质分为   顺磁物质     、  反磁物质    和

  铁磁物质   三大类。

     4.磁场强度用 H   表示,单位是 A/m      它是 矢   量,在均匀媒介中，它的方向

  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,而与磁场媒介的

 磁导率      无关.

 二、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.如果通过某一栽面上的磁通为零,则该载面上的磁感应强度也为零. （ ×  ）

 4.通电线卷插入铁心后,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：

①磁通越密磁场越强，磁力线越疏磁场越弱。

   ②磁力线任一点的切线方向为磁场方向（小磁针N极指向）。

   ③磁力线没有起点没有终点，不能中断不能相交，在磁体外部磁力线由N极指向S极，在磁体内部磁力线由S指向N极。

     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的大小的量。

而磁通是指一定面积中通过磁感线条数，它是由磁感应强度与磁感应线垂直通过面积的乘积。

 ①相同点：

都与磁场强弱有关，在其他条件相同下，（B）磁场强度强（Φ）则大，磁场强度弱则（Φ）磁通则小。

②不同点：

磁通是通过某以面积的磁力线的数量用“Φ”表示单位Wb，磁场强度与磁场方向垂直的单位面积上所通过的磁力线数目，又叫磁力线的密度也叫磁通密度“B”表示单位（特斯拉）。

 3.磁感应强度和磁场强度有哪些异同？

 相同点：

磁场强度H和磁感应强度B场为表征磁场性质（即磁场强弱和方向）两个物理量。

H大B也大。

不同点：

B表示的是不考虑介质特性，只考虑磁场产生原磁场性质（即电流的大小和方向，线圈的形状和匝数）用H表示A/m。

    H表示的既考虑介质物理性质又考虑磁场产生原磁场性质（即电流大小和方向，线圈形状和匝数）用B表示单位T（特斯拉）。

             §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，导线所受的电磁率最小。

      3.两条相距较远且相互平行的指导线,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 旋转起来       ，当线圈平面与磁感线平行时,线圈所产生转矩  最大    ，当线圈平面于磁感线垂直时,转矩   为零     。

      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

   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。

  2.欲使通电导线所受电磁力的方向如图4—5所示，应如何链接电源?

四、计算题

     1.把一根通有4A电流、长为30cm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0.06N.求:

（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.

解：

（1）L=0．3m

因F=BIL 所以B=F/IL=0.06/4×0.3=0.05（T）

（2）              出自于：

 2.如图4—6所示,有一根金属导线,长0.4m,质量是0,02kg,用两根柔软的细线悬挂在均匀磁场中,当导线中通以2A电流时,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?

    解：

导线所受重力方向向下，大小为F重力=mg=0.02×9.8=0.196（N）电磁力的方向必须向上，故磁感应强度方向必须如图所示，电磁力的大小为F电磁力=F重力=0.196（N）所求磁感应强度的大小得B=F/IL=0.196/2×0.4=0.245（T）

本答案出自于：

                   §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.

2.铁磁物质的____B___随__H___变化的规律称为磁化曲线.当线圈通入交变电流时,所得到的闭合曲线称为  磁滞回路   。

3.铁磁材料根据工程上的用途不同,可分为  硬磁材料    、 软磁材料  和  矩磁材料    。

二.判断题

1.铁磁物质在反复磁化的过程中,H的变化总是带后于B的变化.        （×    ）

2.铁磁物质的磁导率为一常数.                                     （  ×   ）

3.软磁性材料常备做成电击、变压器、电磁性的铁心.                 （   √  ）

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：

分三类，硬磁材料：

不易磁化矫顽力较大适用作永久磁铁。

软磁材料：

容易磁化易磁化矫顽力较小，用于交流设备、电动机、变压器铁心等。

矩磁材料：

很容易磁化很难退磁，用于磁带磁盘。

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：

应给电磁吸盘断电，因电磁铁的原因构成电磁吸盘吸入工件进行加工所以只有掉吸盘电源工件便轻轻取下。

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                                          §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      磁通的变化.当线圈中的磁通增加时，感应磁场的方向与原磁通的方向 相反      ，当线圈中的磁通减少时,感应磁场的方向与原磁通的方向   相同     。

       2.在磁感应中，用   楞次     定律判别感应电动试的方向，用  法拉第电磁感应

计算感应电动势的大小,其表达式为   e=N△Φ/△t      。

       二、判断题

       1.当磁通发生变化时,导线或线圈中的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.左手定律即可以判断通电导体的受力方向，又可以判断直导体感应电流方向。

（ ×   ）

       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试的大小    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,两根平行的金属导轴上放置两条平行的金属导线ab、cd,,假定它们沿导轴运动的速度分别为u1和u2,且u2>u1,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

       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u 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

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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  

           A.0°     B.45 °    C.90°

       5.下列属于电磁感应现象是（   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?

线圈中的磁通是否一定有感应电动势?

       答：

磁通变化而在直导体或线圈中产生电动势的现象叫做电磁感应。

发生条件：

是导体切割磁力线，其中导体回路中磁通量变化，线圈中有切割磁力线；或磁通量发生变化时才有感应电动势。

 2用线圈吊起一铜圆圈,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?

                            图 4-9

 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?

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 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电流计的偏转方向。

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I、II、III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?

 I位置能产生感应电流由B→A方向。

Ⅱ位置无感应电流AB与CD同向电流相互抵消。

Ⅲ位置能产生感应电流，由C→D。

五、计算题

       1.均匀磁场的感应强度为0.8T.直导体在磁场中有效长度为20cm,导体运动方向与磁场方向夹角为a,导线以10m/s的速度做均匀速直线运动,如图4—13所示,求a分别为0°、30°、90°是直导体感应电动势的大小和方向.

       1．解：

由 =20cm=0.2m

   2.有一1000匝的线圈,在0.7s内穿过它的磁通从0.02wb增加到0.09wb线圈的电阻是10Ω当它跟一个电阻为990Ω的电热气串联成回路时,求电热器的电流。

    解：

线圈中感应电动势为

 3.如图4—14所示,均匀磁场的感应强度B=2T,方向垂直纸面向里,电阻R=0.5Ω,导体AB、CD在平面框上分别向左或向右均匀滑动,v1=5m/s,v2=4m/s,AB和CD的长度都是40cm求

（1）导体AB、CD上产生的感应电动试的大小；

（2）电阻R中的电流大小和方向。

 解：

（1）AB上产生感应电动势：

 §4—6自感

  一、填空题

   1.自感现象是 电磁感应     的一种,它是由线圈本身 的电流变化     而引起的.自感电动势用   eL   表示，自感电流用  iL     表示.

   2.自感系数用符号  L    表示,它的计算式为  L=NΦ/I      ，单位为    H（亨利）  。

   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  储存     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.当先圈中通入（  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：

电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。

因素由线圈本身特性决定的，线圈越长匝数越多，截面积越大，电感就越大。

       2.如图4—15所示,试分析开关S断开瞬间灯泡的发光情况。

 答：

S断开瞬间时HL灯并不是立即熄灭而闪亮一下然后熄灭。

这是由于断开后，通过线圈L的电流突然减小，穿过线圈L磁通也很快减少，线圈中必然产生一个很强的感应电动势，以阻碍电流的减小，因此线圈L和灯HL组成回路中有较大感应电流通过，灯泡会突然闪亮一下。

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。

答：

当S合上后HL2立即正常发光，而HL1却是慢慢变亮，根据楞次定律可得。

原因：

是HL1与灯泡串联通过线圈L的电流由零开始增大穿过线圈L的磁通也随之增大产生感应电动势要阻碍线圈中电流增大，因此HL1必然比HL2亮的慢些。

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：

 阻值较大的电阻器表指针偏转正常。

          测量电容器：

阻值较大的电容器说明电容量很小表针偏转很小，但如果电容量较大表针会偏转较大，然后慢慢回摆到无穷大，原位置。

     测量电感器：

若果电感量不是很大，表针偏转和测量电阻是一样的。

答案出自于：

 五、计算题

        1.电感L＝500mH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?

       解：

L=500mH=0.5H

由：

答案出自于：

 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?

5s内线圈产生的自感电动势是多少?

解：

（1）

（2）第3s、第4s内线圈产生的感应电动势为0

 （3）第5s内线圈产生的感应电动势为

                       §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 的极性始终保持一致  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.

 答：

a）1、4、6为同名端；2、3、5为同名端

       b）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?

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,时确定这时线圈A和B中感应电流的方向.

答：

感应电流方向如图所示。

 4.补画出图4—21中判别L1、L2的同名端的实验电路（器材自选）并说明判别方法。

答：

补画电路如图所示，合上开关瞬间，自感电动势从2端指向1端，如果电压表正偏，则互感电动势从3端指向4端，故2端与3端是同名端，1端与4端是同名端；如果反偏，则互感电动势从4端指向3端，故1端与3端同名端，2与4端是同名端。

                                      §4—8磁路欧姆定律

      一、填空题

         1.  磁通     所通过的路径称为磁通.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.磁通势用  Fm        表示，单位是  A（安·匝）       ；磁阻用  Rm      表示；单位是   H-1（每亨利）  或1/H  。

         4.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=Fm/Rm        。

         5.在电路与磁路的对比中,电流对应于  磁路磁通        ，电动势对应于 磁动势Fm     ，电阻对应于 磁阻Rm      。

        6.实际应用的电磁铁一般由   励磁线圈      、  铁心      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,所以可以尽可能的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.磁通势的单位是伏特。

 （ ×     ）

         4.气隙对直流电磁铁和交流电磁铁的影想是相同的。

       （  ×   ）

         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?

         答：

由于铁磁物质的磁导率u的非线性，磁阻Rm不是常数，因此磁路欧姆定律一般不能直接用来进行磁路计算

      只用于定性分析。

         2.气隙对交流电磁铁和直流电磁铁的影响有何不同?

         答：

气隙对交流电磁铁，励磁电流随空气隙增大而增大；气隙对直流电磁铁，励磁电流恒定不变，与空气