如图所示的一细螺绕环,它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成,每厘米绕10匝.当导线中的电流I为2.0A时,测得铁环内的磁感应强度的大小B为1.0T,则可求得铁环的相对磁导率mr为(真空磁导率m0=4p×10−7T⋅m⋅A−1)( )7-|||-q-|||-D A.7.96×102 B.3.98×102 C.1.99×102 D.63.3
如图所示的一细螺绕环,它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成,每厘米绕10匝.当导线中的电流I为2.0A时,测得铁环内的磁感应强度的大小B为1.0T,则可求得铁环的相对磁导率mr为(真空磁导率m0=4p×10−7T⋅m⋅A−1)( )

- A.7.96×102
- B.3.98×102
- C.1.99×102
- D.63.3
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查螺绕环磁场的计算,涉及安培环路定理和磁感应强度与磁场强度的关系。
解题核心思路:
- 确定磁场强度H的表达式:利用安培环路定理,H与电流I和单位长度匝数n相关;
- 建立B与μr的关系:通过公式$B = \mu_r \mu_0 H$,将已知量代入求解$\mu_r$。
破题关键点:
- 单位换算:将“每厘米10匝”转换为单位长度的匝数$n$(匝/米);
- 公式联立:结合安培环路定理和磁化率公式,消去中间量H,直接求解$\mu_r$。
步骤1:确定单位长度匝数$n$
题目中“每厘米绕10匝”,即:
$n = \frac{10 \, \text{匝}}{1 \, \text{厘米}} = \frac{10}{0.01 \, \text{米}} = 1000 \, \text{匝/米}$
步骤2:应用安培环路定理求磁场强度$H$
对于密绕螺线环,磁场强度$H$仅由电流$I$和单位长度匝数$n$决定:
$H = nI$
步骤3:联立磁感应强度公式求$\mu_r$
磁感应强度$B$与磁场强度$H$的关系为:
$B = \mu_r \mu_0 H$
将$H = nI$代入得:
$\mu_r = \frac{B}{\mu_0 n I}$
步骤4:代入已知数据计算
已知$B = 1.0 \, \text{T}$,$\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \, \text{T·m/A}$,$n = 1000 \, \text{m}^{-1}$,$I = 2.0 \, \text{A}$:
$\begin{aligned}\mu_r &= \frac{1.0}{(4\pi \times 10^{-7}) \cdot 1000 \cdot 2.0} \\&= \frac{1.0}{8\pi \times 10^{-4}} \\&\approx \frac{1.0}{2.5133 \times 10^{-3}} \\&\approx 398.1\end{aligned}$
因此,$\mu_r \approx 3.98 \times 10^2$,对应选项B。