题目
长为l的单层密绕螺线管,共绕有N匝导线,螺线管的自感为L,下列那种说法是错误的( )(A)将螺线管的半径增大一倍,自感为原来的四倍;(B)换用直径比原来导线直径大一倍的导线密绕,自感为原来的四分之一;(C)在原来密绕的情况下,用同样直径的导线再顺序密绕一层,自感为原来的二倍;(D)在原来密绕的情况下,用同样直径的导线再反方向密绕一层,自感为零。
长为$$l$$的单层密绕螺线管,共绕有N匝导线,螺线管的自感为$$L$$,下列那种说法是错误的( )
(A)将螺线管的半径增大一倍,自感为原来的四倍;
(B)换用直径比原来导线直径大一倍的导线密绕,自感为原来的四分之一;
(C)在原来密绕的情况下,用同样直径的导线再顺序密绕一层,自感为原来的二倍;
(D)在原来密绕的情况下,用同样直径的导线再反方向密绕一层,自感为零。
题目解答
答案
B
解析
步骤 1:理解自感公式
自感$$L$$的公式为$$L = \mu_0 N^2 A / l$$,其中$$\mu_0$$是真空磁导率,$$N$$是线圈匝数,$$A$$是线圈截面积,$$l$$是线圈长度。对于单层密绕螺线管,$$A = \pi r^2$$,其中$$r$$是螺线管的半径。
步骤 2:分析选项A
将螺线管的半径增大一倍,即$$r' = 2r$$,则$$A' = \pi (2r)^2 = 4\pi r^2 = 4A$$。因此,自感$$L' = \mu_0 N^2 A' / l = 4\mu_0 N^2 A / l = 4L$$。选项A正确。
步骤 3:分析选项B
换用直径比原来导线直径大一倍的导线密绕,即导线直径增大一倍,但线圈匝数$$N$$不变,线圈截面积$$A$$也不变。因此,自感$$L$$不变。选项B错误。
步骤 4:分析选项C
在原来密绕的情况下,用同样直径的导线再顺序密绕一层,即线圈匝数$$N$$变为原来的两倍,即$$N' = 2N$$。因此,自感$$L' = \mu_0 (2N)^2 A / l = 4\mu_0 N^2 A / l = 4L$$。选项C错误。
步骤 5:分析选项D
在原来密绕的情况下,用同样直径的导线再反方向密绕一层,即线圈匝数$$N$$变为原来的两倍,但线圈的磁场方向相反,因此自感$$L$$为零。选项D正确。
自感$$L$$的公式为$$L = \mu_0 N^2 A / l$$,其中$$\mu_0$$是真空磁导率,$$N$$是线圈匝数,$$A$$是线圈截面积,$$l$$是线圈长度。对于单层密绕螺线管,$$A = \pi r^2$$,其中$$r$$是螺线管的半径。
步骤 2:分析选项A
将螺线管的半径增大一倍,即$$r' = 2r$$,则$$A' = \pi (2r)^2 = 4\pi r^2 = 4A$$。因此,自感$$L' = \mu_0 N^2 A' / l = 4\mu_0 N^2 A / l = 4L$$。选项A正确。
步骤 3:分析选项B
换用直径比原来导线直径大一倍的导线密绕,即导线直径增大一倍,但线圈匝数$$N$$不变,线圈截面积$$A$$也不变。因此,自感$$L$$不变。选项B错误。
步骤 4:分析选项C
在原来密绕的情况下,用同样直径的导线再顺序密绕一层,即线圈匝数$$N$$变为原来的两倍,即$$N' = 2N$$。因此,自感$$L' = \mu_0 (2N)^2 A / l = 4\mu_0 N^2 A / l = 4L$$。选项C错误。
步骤 5:分析选项D
在原来密绕的情况下,用同样直径的导线再反方向密绕一层,即线圈匝数$$N$$变为原来的两倍,但线圈的磁场方向相反,因此自感$$L$$为零。选项D正确。