题目
两个大小相同的螺线管,甲中插有铁芯,乙中无铁心,若要使二者的磁场强度相等,则所通的电流A. 甲比乙大;B. 乙比甲大;C. 二者相等;D. 与电流无关。
两个大小相同的螺线管,甲中插有铁芯,乙中无铁心,若要使二者的磁场强度相等,则所通的电流
A. 甲比乙大;
B. 乙比甲大;
C. 二者相等;
D. 与电流无关。
题目解答
答案
B. 乙比甲大;
解析
本题考查磁场强度、磁感应强度与磁导率的关系,关键明确磁场强度的定义及铁芯对磁导率的影响。
核心知识点
磁场强度$H$的定义为:$H = \frac{B}{\mu}$(其中$B$为磁感应强度,$\mu$为介质磁导率),也可表示为$H = nI$($n$为单位长度匝数,$I$为电流)。
- 螺线管内部(无铁磁质时):$B_0 = \mu_0 nI$,则$H_0 = \frac{B_0}{\mu_0} = nI$,即$H_0$仅由电流$I$和匝数$n$决定,与$\mu_0$无关。
- 插入铁芯后:铁芯为铁磁质,磁导率$\mu \gg \mu_0$,此时$B = \mu nI$,则$H = \frac{B}{\mu} = nI$?此处需注意区分$H$的两种理解:
若题目中“磁场强度相等”指的是产生相同的磁感应强度$B$(实际应用中常以此为目标,如电磁铁需相同吸力),则:
要使$B_甲 = B_乙$,即$\mu_甲 nI_甲 = \mu_0 nI_乙$,因$\mu_甲 \gg \mu_0$,故$I_甲 \ll I_乙$,即乙的电流比甲大。
题目意图
题目未明确“磁场强度”的物理意义,但结合选项及实际场景,应理解为“获得相同的磁场效果(磁感应强度)”。因此,插入铁芯的甲螺线管,用更小电流即可产生与乙相同的$B$,反之要使$B$相等,乙需更大电流。