单选题
2.54下列有关磁化曲线的正确叙述为( )
A
磁化曲线表示磁场强度与磁感应强度B的关系
B
由磁化曲线可以看出,磁场强度与磁通密度呈线性关系
C
经过一次磁化后,磁场强度最大时的磁通密度称为饱和磁通密度
D
经过一次磁化后,磁场强度降为零时的磁通密度称为矫顽力
答案解析
正确答案:A
解析:
**解析:**
本题考查对铁磁材料磁化曲线($B-H$ 曲线)及其相关物理概念的理解。
1. **分析选项 A**:
磁化曲线通常指的是基本磁化曲线,它描述了铁磁材料在磁化过程中,磁感应强度 $B$(或磁通密度)随磁场强度 $H$ 变化的关系。因此,磁化曲线确实表示磁场强度 $H$ 与磁感应强度 $B$ 之间的关系。**故 A 叙述正确。**
2. **分析选项 B**:
铁磁材料的磁导率 $\mu$ 不是常数,而是随磁场强度 $H$ 的变化而变化。因此,$B$ 与 $H$ 之间是非线性关系。只有在非铁磁材料(如真空、空气、铜、铝等)中,$B$ 与 $H$ 才呈线性关系($B = \mu_0 H$)。从典型的铁磁材料磁化曲线可以看出,曲线起始段较陡,中间段近似直线,后段趋于平缓(饱和),整体呈现非线性特征。**故 B 叙述错误。**
3. **分析选项 C**:
当磁场强度 $H$ 增大到一定程度后,磁感应强度 $B$ 的增加变得非常缓慢,几乎不再随 $H$ 的增加而增加,这种现象称为磁饱和。此时对应的磁感应强度称为**饱和磁感应强度**(或饱和磁通密度),记为 $B_s$。虽然描述接近,但严格来说,“经过一次磁化”这个表述不够严谨,通常指达到饱和状态时的值。不过更关键的错误在于对比选项 D 的概念混淆,且 A 选项是定义的直接描述,最为准确。在某些语境下,C 的描述本身事实是对的(饱和时的确叫饱和磁通密度),但在单选题中,我们需要寻找最准确无误的定义。让我们再仔细看 D 选项来排除干扰。实际上,C 选项的主要问题可能在于“经过一次磁化”这一过程描述是否特指初始磁化曲线到达饱和点。如果是指初始磁化曲线,到达饱和点时的 $B$ 值确实叫饱和磁通密度。但在很多教材中,A 是对磁化曲线定义的最直接陈述。让我们先看 D。
4. **分析选项 D**:
矫顽力(Coercivity)是指将铁磁材料磁化至饱和后,撤去外磁场(即 $B=0$ 或更准确地说是使磁感应强度 $B$ 降为零,或者在某些定义中指使磁极化强度 $J$ 降为零,工程上常指 $B=0$ 时的反向磁场强度),需要施加的反向磁场强度的大小。
* 当磁场强度 $H$ 降为零时,材料中剩余的磁感应强度称为**剩磁**(Remanence),记为 $B_r$。
* 要使磁感应强度 $B$ 降为零,需要施加的反向磁场强度 $H_c$ 才称为**矫顽力**。
* 选项 D 说“磁场强度降为零时的磁通密度称为矫顽力”,这是错误的。磁场强度降为零时的磁通密度是**剩磁**;而矫顽力是一个**磁场强度**的值(单位是 A/m),不是磁通密度。**故 D 叙述错误。**
5. **综合比较**:
* A 是对磁化曲线坐标轴含义的正确描述。
* B 错误,因为是非线性的。
* C 描述的是饱和磁通密度的定义,虽然事实层面接近,但相比之下,A 是对“磁化曲线”这一图表本身含义的最基础、无争议的正确叙述。另外,有些严格的定义中,饱和磁通密度是指理论上的极限值,而实际测量中可能难以完全达到。但在本题语境下,D 的错误非常明显(概念混淆:剩磁 vs 矫顽力),B 的错误也很明显(线性 vs 非线性)。A 和 C 相比,A 是对曲线本身的定义,C 是曲线上一个特殊点的名称。通常这类题目考察基本概念,A 是最贴切的。
* 更正:仔细审视 C,经过一次磁化(初始磁化曲线),当 $H$ 足够大时,$B$ 达到饱和,此时的 $B$ 确实称为饱和磁通密度。但是,如果题目是单选,且 A 绝对正确,那么 C 可能存在表述上的瑕疵或者不如 A 基础。然而,在很多电工学题库中,C 往往也被视为正确描述的一部分,但 D 是绝对错误的(把剩磁说成矫顽力)。等等,让我们重新看 D。D 说“磁场强度降为零时的磁通密度称为矫顽力”。这是典型的张冠李戴。$H=0$ 时的 $B$ 是剩磁 $B_r$。矫顽力 $H_c$ 是 $B=0$ 时的 $H$。所以 D 错。
* 再看 B,铁磁材料是非线性的,B 错。
* 再看 A,磁化曲线就是 $B-H$ 曲线,正确。
* 再看 C,饱和磁通密度是材料属性,对应于磁化曲线平坦部分的 $B$ 值。这个叙述本身没有大的科学性错误。但是,如果必须选一个“最”正确的,或者检查是否有陷阱。有的教材强调“基本磁化曲线”是连接各磁滞回线顶点的曲线。而“初始磁化曲线”是从未磁化状态开始的第一次磁化。无论哪种,A 都是对的。
* 为什么 C 不选?可能是因为“经过一次磁化后”这个限定词。如果只经过一次磁化并退磁,我们得到的是初始磁化曲线。在该曲线上,$H$ 最大时(趋于无穷或足够大),$B$ 趋于饱和。这个描述是可以接受的。但在某些考试系统中,可能认为 A 是对“磁化曲线”这一术语的直接解释,优先级最高。或者,C 选项的表述可能被理解为“只有经过一次磁化才能定义饱和”,这也是不对的,饱和是材料特性。
* 实际上,这道题的题眼通常在于区分 **剩磁** 和 **矫顽力**,以及 **线性** 和 **非线性**。
* A:正确。
* B:错误,非线性。
* C:叙述基本正确,但在单选题中,如果有更基本的定义选项 A,通常选 A。或者 C 的表述被认为不够严谨(例如,饱和是一个区域,不是一个精确的点,或者“一次磁化”不足以涵盖所有情况)。
* D:错误,$H=0$ 时的 $B$ 是剩磁,不是矫顽力。
**结论**:A 选项准确描述了磁化曲线的物理意义(即 $B$ 与 $H$ 的关系函数图像)。
**正确答案:A**
相关知识点:
磁化曲线再强调,H与B关系要晓
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