题目
在真空中一个通有电流的线圈a所产生的磁场内有另一个线圈b,a和b相对位置固定。若线圈b中电流为零(断路),则线圈b与a间的互感系数A. 是不可能确定的B. 一定不为零C. 可为零也可不为零,与线圈b中电流无关D. 一定为零
在真空中一个通有电流的线圈a所产生的磁场内有另一个线圈b,a和b相对位置固定。若线圈b中电流为零(断路),则线圈b与a间的互感系数
A. 是不可能确定的
B. 一定不为零
C. 可为零也可不为零,与线圈b中电流无关
D. 一定为零
题目解答
答案
C. 可为零也可不为零,与线圈b中电流无关
解析
互感系数是描述两个线圈之间电磁感应关系的物理量,其大小仅由线圈的几何形状、相对位置、匝数等因素决定,与线圈中是否有电流无关。题目中线圈b断路(电流为零),但互感系数的存在与否取决于线圈a和b的固有结构。若线圈a的磁场无法有效穿过线圈b(如相对位置特殊),则互感系数可能为零;反之则不为零。因此,互感系数的值与线圈b的电流无关。
关键概念解析
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互感系数定义:
互感系数$M$的公式为:
$M = \frac{\Phi_{ab}}{I_a}$
其中$\Phi_{ab}$是线圈a的磁场通过线圈b的磁通量,$I_a$是线圈a的电流。
关键点:$M$仅与线圈的几何因素相关,与线圈b的电流无关。 -
互感系数的物理意义:
当线圈a的电流变化时,线圈b中会产生感应电动势:
$\mathcal{E}_b = -M \frac{dI_a}{dt}$
可见,即使线圈b断路(电流为零),互感系数$M$依然存在,因为$M$由线圈的固有属性决定。
选项分析
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选项C正确:
若线圈a和b的相对位置使得线圈a的磁场几乎不穿过线圈b(如线圈b远离线圈a或方向垂直),则$\Phi_{ab} \approx 0$,此时$M \approx 0$;反之,若磁场有效穿过,则$M \neq 0$。因此,$M$可为零或不为零,且与线圈b的电流无关。 -
其他选项错误:
- A:互感系数由线圈结构决定,可以确定。
- B:若磁场未穿过线圈b,则$M=0$。
- D:若磁场有效穿过,则$M \neq 0$。