注冊電氣工程師(供配電)專業(yè)基礎考試學習資料恒定電流的磁場

注冊電氣工程師(供配電)專業(yè)基礎考試學習資料恒定電流的磁場基本概念電流產生磁場，恒定電流產生的磁場不隨時間變化。描述磁場的基本物理量是磁感應強度B，它是矢量。在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉（T）。磁通Φ是描述磁場在某一面積上分布情況的物理量，它與磁感應強度B的關系為Φ=∫B·dS，單位是韋伯（Wb）。磁導率μ表征磁介質磁性，真空磁導率μ?=4π×10??H/m，相對磁導率μ?=μ/μ?。磁場強度H也是描述磁場的物理量，它與磁感應強度的關系為B=μH?；径僧厞W-薩伐爾定律電流元Idl在空間某點產生的磁感應強度dB為：dB=(μ?/4π)×(Idl×r?/r2)，式中r是電流元到該點的距離，r?是從電流元指向該點的單位矢量。利用該定律可以計算各種電流分布產生的磁場。例如，對于無限長直載流導線，距離導線r處的磁感應強度大小為B=(μ?I)/(2πr)，方向由右手螺旋定則確定。安培環(huán)路定理在恒定磁場中，磁場強度H沿任意閉合路徑的線積分等于該閉合路徑所包圍的傳導電流的代數和，即∮H·dl=∑I。對于具有一定對稱性的磁場，利用安培環(huán)路定理可以方便地計算磁場強度。比如，對于無限長載流圓柱導體，當計算導體內部和外部的磁場時，根據安培環(huán)路定理可得到不同的表達式。在導體內部（r<R，R為導體半徑），H=Ir/(2πR2)；在導體外部（r>R），H=I/(2πr)。安培力定律載流導線在磁場中受到的力稱為安培力。一段電流元Idl在磁場B中受到的安培力dF為：dF=Idl×B。對于一段有限長載流導線，其受到的安培力F=∫Idl×B。例如，兩根平行的無限長直載流導線，它們之間的相互作用力為F=(μ?I?I?L)/(2πd)，當電流方向相同時，兩導線相互吸引；電流方向相反時，兩導線相互排斥。磁介質中的磁場磁介質分為順磁質、抗磁質和鐵磁質。順磁質的相對磁導率μ?略大于1，抗磁質的相對磁導率μ?略小于1，鐵磁質的相對磁導率μ?遠大于1且隨磁場強度變化。鐵磁質具有磁滯現象，其B-H曲線是一條磁滯回線。剩磁是指當外磁場減小到零時，鐵磁質中仍然保留的磁感應強度；矯頑力是指使鐵磁質的磁感應強度降為零所需的反向磁場強度。50道試題及答案分析1.已知真空中有一無限長直載流導線，電流為I，在距離導線r處的磁感應強度大小為（）A.(μ?I)/(2r)B.(μ?I)/(2πr)C.(μ?I)/(4πr)D.(μ?I)/(4r)答案：B分析：根據畢奧-薩伐爾定律推導得出無限長直載流導線距離導線r處的磁感應強度大小為B=(μ?I)/(2πr)。2.下列關于磁感應強度和磁場強度的關系，正確的是（）A.B=μ?HB.B=μHC.H=μBD.H=μ?B答案：B分析：磁感應強度B與磁場強度H的關系是B=μH，μ是磁介質的磁導率。3.安培環(huán)路定理中，閉合路徑所包圍的傳導電流的代數和是指（）A.所有電流的總和B.與閉合路徑相交鏈的電流的總和C.與閉合路徑環(huán)繞方向符合右手螺旋定則的電流取正，反之取負的電流代數和D.與閉合路徑環(huán)繞方向無關的電流總和答案：C分析：安培環(huán)路定理中，規(guī)定與閉合路徑環(huán)繞方向符合右手螺旋定則的電流取正，反之取負，然后求代數和。4.兩根平行的無限長直載流導線，電流分別為I?和I?，當I?和I?方向相同時，兩導線（）A.相互吸引B.相互排斥C.無相互作用力D.先吸引后排斥答案：A分析：根據安培力定律推導可知，兩根平行無限長直載流導線電流方向相同時相互吸引。5.磁介質的相對磁導率μ?定義為（）A.μ/μ?B.μ?/μC.μ+μ?D.μ-μ?答案：A分析：相對磁導率μ?的定義是磁介質的磁導率μ與真空磁導率μ?的比值，即μ?=μ/μ?。6.順磁質的相對磁導率（）A.略大于1B.略小于1C.遠大于1D.遠小于1答案：A分析：順磁質的特性是相對磁導率μ?略大于1。7.抗磁質的相對磁導率（）A.略大于1B.略小于1C.遠大于1D.遠小于1答案：B分析：抗磁質的相對磁導率μ?略小于1。8.鐵磁質的相對磁導率（）A.略大于1B.略小于1C.遠大于1D.遠小于1答案：C分析：鐵磁質的相對磁導率μ?遠大于1。9.鐵磁質的B-H曲線是（）A.直線B.拋物線C.磁滯回線D.正弦曲線答案：C分析：鐵磁質具有磁滯現象，其B-H曲線是磁滯回線。10.磁滯回線中，當外磁場減小到零時，鐵磁質中仍然保留的磁感應強度稱為（）A.剩磁B.矯頑力C.飽和磁感應強度D.初始磁感應強度答案：A分析：剩磁的定義就是當外磁場減小到零時，鐵磁質中仍然保留的磁感應強度。11.使鐵磁質的磁感應強度降為零所需的反向磁場強度稱為（）A.剩磁B.矯頑力C.飽和磁感應強度D.初始磁感應強度答案：B分析：矯頑力是指使鐵磁質的磁感應強度降為零所需的反向磁場強度。12.已知一電流元Idl在磁場B中，其受到的安培力dF為（）A.IdlBB.Idl×BC.B×IdlD.Idl/B答案：B分析：根據安培力定律，電流元Idl在磁場B中受到的安培力dF=Idl×B。13.對于無限長載流圓柱導體，在導體外部（r>R，R為導體半徑）的磁場強度H為（）A.Ir/(2πR2)B.I/(2πr)C.Ir/(2πr2)D.I/(2πR2)答案：B分析：利用安培環(huán)路定理可推導出在導體外部（r>R）磁場強度H=I/(2πr)。14.對于無限長載流圓柱導體，在導體內部（r<R，R為導體半徑）的磁場強度H為（）A.Ir/(2πR2)B.I/(2πr)C.Ir/(2πr2)D.I/(2πR2)答案：A分析：根據安培環(huán)路定理，在導體內部（r<R）磁場強度H=Ir/(2πR2)。15.真空中的磁導率μ?為（）A.4π×10??H/mB.4π×10??H/mC.4π×10??H/mD.4π×10??H/m答案：B分析：真空磁導率μ?=4π×10??H/m。16.下列關于磁通的說法，正確的是（）A.磁通是矢量B.磁通的單位是特斯拉C.磁通Φ=∫B·dSD.磁通與磁場強度H有關答案：C分析：磁通是標量，單位是韋伯（Wb），其表達式為Φ=∫B·dS，與磁感應強度B有關。17.若磁場中某點的磁感應強度B增大，而磁介質不變，則該點的磁場強度H（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定答案：A分析：因為B=μH，磁介質不變則μ不變，B增大時H增大。18.兩根平行載流導線，電流大小相等方向相反，它們之間的相互作用力是（）A.吸引力，大小與電流平方成正比B.吸引力，大小與電流成正比C.排斥力，大小與電流平方成正比D.排斥力，大小與電流成正比答案：C分析：電流方向相反時兩導線相互排斥，相互作用力F=(μ?I?I?L)/(2πd)，當I?=I?=I時，F與I2成正比。19.一個閉合回路中，若穿過它的磁通量發(fā)生變化，則回路中（）A.一定有感應電動勢B.一定有感應電流C.一定沒有感應電動勢D.一定沒有感應電流答案：A分析：根據電磁感應定律，穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，回路中一定有感應電動勢，但不一定有感應電流，若回路不閉合則無感應電流。20.已知一均勻磁場的磁感應強度B=2T，一面積S=0.5m2的平面與磁場方向垂直，則穿過該平面的磁通量Φ為（）A.1WbB.2WbC.0.5WbD.4Wb答案：A分析：因為平面與磁場方向垂直，所以Φ=BS=2×0.5=1Wb。21.下列哪種情況可以用安培環(huán)路定理計算磁場強度（）A.任意形狀的電流分布B.具有一定對稱性的電流分布C.電流分布無規(guī)律D.電流分布復雜且無對稱性答案：B分析：安培環(huán)路定理適用于具有一定對稱性的磁場，這樣才能方便選取合適的閉合路徑計算磁場強度。22.磁介質在磁場中會被（）A.磁化B.退磁C.消磁D.去磁答案：A分析：磁介質在磁場中會被磁化，產生附加磁場。23.鐵磁質的磁化過程中，當外磁場增加到一定程度后，磁感應強度不再隨外磁場增加而明顯增加，這種現象稱為（）A.磁滯B.剩磁C.飽和D.矯頑答案：C分析：這是鐵磁質磁化飽和的現象。24.一個載流線圈在磁場中受到的磁力矩與（）有關A.線圈中的電流、線圈面積、磁感應強度B.線圈的匝數、線圈周長、磁感應強度C.線圈的電阻、線圈面積、磁感應強度D.線圈的質量、線圈面積、磁感應強度答案：A分析：載流線圈在磁場中受到的磁力矩M=NISBsinθ，與線圈中的電流I、線圈面積S、磁感應強度B等有關。25.若一電流元在磁場中某點受到的安培力為零，則該點的磁感應強度（）A.一定為零B.可能為零，也可能電流元方向與磁場方向平行C.一定不為零D.無法確定答案：B分析：當電流元方向與磁場方向平行時，安培力為零，此時磁感應強度不一定為零；磁感應強度為零時安培力也為零。26.對于環(huán)形載流螺線管，管內的磁場（）A.均勻分布，方向與螺線管軸線平行B.不均勻分布，方向與螺線管軸線平行C.均勻分布，方向與螺線管軸線垂直D.不均勻分布，方向與螺線管軸線垂直答案：A分析：環(huán)形載流螺線管管內磁場均勻分布，方向與螺線管軸線平行。27.一長直載流導線周圍的磁場分布是（）A.以導線為中心的同心圓，離導線越遠磁場越強B.以導線為中心的同心圓，離導線越遠磁場越弱C.平行于導線的直線，離導線越遠磁場越強D.平行于導線的直線，離導線越遠磁場越弱答案：B分析：長直載流導線周圍的磁場是以導線為中心的同心圓，根據B=(μ?I)/(2πr)，離導線越遠r越大，B越弱。28.磁導率μ與相對磁導率μ?的關系是（）A.μ=μ?μ?B.μ=μ?/μ?C.μ=μ?/μ?D.μ=μ?+μ?答案：A分析：由μ?=μ/μ?可得μ=μ?μ?。29.一個半徑為R的圓形載流線圈，在其圓心處的磁感應強度大小為（）A.(μ?I)/(2R)B.(μ?I)/(4R)C.(μ?I)/(2πR)D.(μ?I)/(4πR)答案：A分析：根據畢奧-薩伐爾定律推導可得圓形載流線圈在圓心處的磁感應強度大小為B=(μ?I)/(2R)。30.若磁場中某點的磁場強度H為10A/m，磁介質的相對磁導率μ?=2，則該點的磁感應強度B為（）A.2×4π×10??TB.4×4π×10??TC.8×4π×10??TD.16×4π×10??T答案：B分析：先根據μ=μ?μ?求出μ，再由B=μH計算，μ=2×4π×10??H/m，B=μH=2×4π×10??×10=4×4π×10??T。31.兩根載流導線相互垂直放置，它們之間的相互作用力（）A.一定為零B.不一定為零，與電流大小和方向有關C.一定不為零D.無法確定答案：B分析：根據安培力定律，相互垂直的載流導線之間的相互作用力與電流大小和方向有關，不一定為零。32.一個均勻磁場中，一個矩形線圈繞其一邊轉動，當線圈平面與磁場方向平行時，線圈受到的磁力矩（）A.最大B.最小C.為零D.無法確定答案：A分析：磁力矩M=NISBsinθ，當線圈平面與磁場方向平行時，θ=90°，sinθ=1，磁力矩最大。33.若一個電流元在磁場中受到的安培力方向已知，電流方向已知，則該點的磁感應強度方向（）A.可以唯一確定B.有多種可能C.無法確定D.與安培力方向相同答案：A分析：根據安培力公式dF=Idl×B，已知dF和Idl方向，可根據右手螺旋定則唯一確定B的方向。34.對于無限長均勻載流圓柱面，圓柱面外的磁場（）A.與將所有電流集中在圓柱面軸線上的長直載流導線產生的磁場相同B.為零C.比長直載流導線產生的磁場弱D.比長直載流導線產生的磁場強答案：A分析：利用安培環(huán)路定理可證明無限長均勻載流圓柱面外的磁場與將所有電流集中在圓柱面軸線上的長直載流導線產生的磁場相同。35.一磁介質的相對磁導率μ?=0.99，該磁介質是（）A.順磁質B.抗磁質C.鐵磁質D.無法確定答案：B分析：因為μ?略小于1，所以是抗磁質。36.一個圓形載流線圈，若增大線圈半徑，其他條件不變，則圓心處的磁感應強度（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定答案：B分析：圓形載流線圈圓心處磁感應強度B=(μ?I)/(2R)，R增大時B減小。37.若一閉合回路中沒有感應電流，則穿過該回路的磁通量（）A.一定不變B.可能不變，也可能回路不閉合C.一定變化D.無法確定答案：B分析：沒有感應電流可能是磁通量不變，也可能是回路不閉合。38.兩根平行載流導線，它們之間的相互作用力與導線間距d的關系是（）A.與d成正比B.與d成反比C.與d2成正比D.與d2成反比答案：B分析：兩平行載流導線相互作用力F=(μ?I?I?L)/(2πd)，與導線間距d成反比。39.一個載流線圈在均勻磁場中，若線圈平面與磁場方向垂直，則線圈受到的磁力矩（）A.最大B.最小C.為零D.無法確定答案：C分析：磁力矩M=NISBsinθ，當線圈平面與磁場方向垂直時，θ=0°，sinθ=0，磁力矩為零。40.若一電流元在磁場中某點的方向與該點的磁感應強度方向相同，則該電流元受到的安培力（）A.最大B.最小C.為零D.無法確定答案：C分析：根據安培力公式dF=Idl×B，當Idl與B方向相同時，夾角為0°，安培力為零。41.對于均勻磁介質，其內部的磁場強度H與磁化強度M的關系是（）A.H=MB.H=μ?MC.M=(μ?-1)HD.M=μ?H答案：C分析：在均勻磁介質中，磁化強度M與磁場強度H的關系是M=(μ?-1)H。42.一個長直載流導線周圍的磁場，離導線越遠，磁場的變化情況是（）A.線性減小B.非線性減小，與距離成反比C.線性增大D.非線性增大，與距離成正比答案：B分析：長直載流導線周圍磁場B=(μ?I)/(2πr)，離導線越遠r越大，B非線性減小，與r成反比。43.兩根載流導線，一根電流增大，另一根電流不變，它們之間的相互作用力（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定答案：A分析：相互作用力F=(μ?I?I?L)/(2πd)，當一根電流增大，另一根不變時，F增大。44.一個矩形線圈在均勻磁場中轉動，當線圈從與磁場方向垂直位置轉到與磁場方向平行位置的過程中，磁通量（）A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大后減小D.先減小后增大答案：B分析：磁通量Φ=BScosθ，從垂直位置轉到平行位置，θ從0°到90°，cosθ減小，磁