题目
用线圈的自感系数冖来表示载流线圈磁场能量的公式冖 ( )A. 只适用于无限长密绕螺线管; B. 只适用于单匝线圈; C. 只适用于匝数很多,且密绕的螺线管; D. 适用于自感系数冖一定的任意线圈;
用线圈的自感系数
来表示载流线圈磁场能量的公式
( )
B. 只适用于单匝线圈;
C. 只适用于匝数很多,且密绕的螺线管;
D. 适用于自感系数
一定的任意线圈;题目解答
答案
D. 适用于自感系数冖一定的任意线圈;
解析
本题考查载流线圈磁场能量公式的适用范围。解题思路是明确载流线圈磁场能量公式的推导过程和本质,从而判断其适用情况。
载流线圈的磁场能量公式$W_{m}=\frac{1}{2}LI^{2}$(这里题目中公式有误,应该是$I$而不是$T$ )是通过以下步骤推导得出的:
- 当线圈中的电流从$0$增加到$I$时,根据法拉第电磁感应定律,会在线圈中产生自感电动势$\varepsilon = -L\frac{dI}{dt}$。
- 为了克服这个自感电动势,电源需要做功。在$dt$时间内,电源做功$dW = - \varepsilon Idt$,将$\varepsilon = -L\frac{dI}{dt}$代入可得$dW = LIdI$。
- 对$dW$从$0$到$I$进行积分,$W_{m}=\int_{0}^{I}LIdI$。
- 根据积分公式$\int xdx=\frac{1}{2}x^{2}+C$,可得$W_{m}=\frac{1}{2}LI^{2}$。
从推导过程可以看出,该公式只与线圈的自感系数$L$和电流$I$有关,只要自感系数$L$是确定的,这个公式就适用于任意形状的载流线圈。所以该公式适用于自感系数$L$一定的任意线圈。