2020-2021学年物理教科版选修3-1教案：3.3　磁感应强度　磁通量含解析

1、学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年物理教科版选修3-1教案：3.3磁感应强度磁通量含解析3磁感应强度磁通量1磁感应强度的方向物理学中把小磁针在磁场中静止时n极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向2磁感应强度的大小（1）电流元：在物理学中,把很短一段通电导线中的电流i与导线长度l的乘积il叫作电流元（2）磁感应强度的定义：将一个电流元垂直放入磁场中的某点,电流元受到的磁场力f跟该电流元il的比值叫作该点的磁感应强度(3)定义式：b。(4）磁感应强度的单位：在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号为t。由力f、电流i和长度l的单位决定,1 t1，长度为1_m的导线通入1_a的电流

2、，垂直放在磁场中，若受到的力为1_n，该磁场的磁感应强度就是1 t。物理学中引入“电流元”这一概念的作用是什么？它具有什么特点？提示：电流元的作用与试探电荷的作用类似，是检验某点磁场的强弱，其特点是:电流足够小,导线足够短3磁通量（1)定义：在磁感应强度为b的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为s,我们把b与s的乘积叫作穿过这个面积的磁通量（2）公式：bs，单位：韦伯,符号：wb(3)磁通密度:磁感应强度又叫磁通密度，b，等于垂直穿过单位面积的磁通量磁通量是标量,但有正负，你是如何理解磁通量中的正负的？提示：磁通量有正负之分,其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线

3、从正面穿入为正磁通量,则磁感线从反面穿入时磁通量为负值考点一 对公式b的正确理解1在定义式b中，通电导线必须垂直于磁场方向放置因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还与导线的方向有关导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同通电导线受力为零的地方,磁感应强度b的大小不一定为零，这可能是电流方向与b的方向在一条直线上造成的2研究磁感应强度是分步进行的，其方向由磁场中小磁针n极所受磁场力方向确定，其大小根据电流元受力来计算通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向3磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短很短，il称作“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷4我们要找的

4、是磁场中某一点磁感应强度的大小,因此要把电流元放入磁场中某一点，这要求电流元要足够短【例1】(多选）由磁感应强度的定义式b可知，下列说法正确的是(）a磁感应强度b与磁场力f成正比,方向与f方向相同b同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁场力f与磁感应强度b成正比c公式b只适用于匀强磁场d只要满足l很短，i很小的条件，b对任何磁场都适用审题时应把握以下两点：(1)磁感应强度b由磁场本身决定（2）b的定义式适用于任何磁场【答案】bd【解析】某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身的性质决定，磁感应强度的大小与磁场中放不放通电导线、放什么样的通电导线及与通电导线所通入的电流大小、通电导线所受

5、的磁场力的大小都没有关系，所以不能认为b与f成正比，且b的方向与f的方向不相同，故a错由b得到filb，在il相同时，f与b成正比,故b正确磁感应强度的定义式,对任何磁场都适用，故c错，d正确总结提能 磁感应强度由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线、导线放入的位置无关用垂直于磁场方向的通电导线所受力的大小来量度磁感应强度下列有关磁感应强度的说法，正确的是(a)a磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量b若有一小段通电导体在磁场某点不受力的作用，则该点的磁感应强度一定为零c若有一小段长为l、通以电流为i的导体，在磁场中某处受到的力为f，则该处磁感应强度的大小一定是d由定义式b可知，电流i越大，导

6、线l越长,某点的磁感应强度就越小解析:磁感应强度的引入目的是用来描述磁场强弱的，因此选项a正确；通电导线若放置方向与磁场方向平行时,也不受磁场力的作用,故选项b错误；根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线”，选项c错误;在磁场场源稳定的情况下，磁场中各点的磁感应强度（包括大小和方向）都是确定的,与放入该点的检验电流、导线无关，故选项d错误考点二 电场强度和磁感应强度的对比电场强度磁感应强度定义的依据电场对电荷q有作用力f磁场对电流元il有作用力f对电场中任一点,fq，恒量(由电场决定)对磁场中任一点，f与磁场方向、电流方向有关，对于电流方向垂直于磁场方向的情况:

7、fil，恒量（由磁场决定）对不同位置，一般说恒量的值不同对不同位置,一般说恒量的值不同比值表示电场的强弱比值表示磁场的强弱定义eb物理意义描述电场的性质描述磁场的性质方向某点的电场强度方向：就是通过该点的电场线的切线方向也是放入该点正电荷的受力方向某点的磁感应强度方向：就是通过该点的磁感线的切线方向也是放入该点小磁针n极受力方向大小表示用电场线疏密程度形象地表示e的大小用磁感线疏密程度形象地表示b的大小单位1 n/c1 v/m1 t1磁感应强度的方向绝非通电导线受力方向,实际上通电导线受力方向永远垂直于磁感应强度b的方向.【例2】如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流天平，某同学在实验

8、室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,他测得的数据记录如下所示，请你算出通电螺线管中的磁感应强度b已知：cd段导线长度：4102 m天平平衡时钩码重力：4105 n通过导线的电流：0。5 a解答本题时可按以下思路分析：【答案】2.0103 t【解析】由题意知，i0。5 a，g4105 n，l4102 m电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即fg.由磁感应强度的定义式b得：b t2.0103 t。所以通电螺线管中的磁感应强度为2.0103 t。总结提能 在使用电流天平探究磁场力时，要保持磁感应强度的大小和方向都不变,并使电流方向与磁场方向垂直在这种情况下得出的公式filb

9、，仅适用于匀强磁场中的通电导体若导体中电流方向与磁场方向成角时,则filbsin。(多选）下列说法中正确的是（ac）a电荷在某处不受电场力的作用,则该处的电场强度为零b一小段通电导线在磁场中某处不受力的作用，则该处磁感应强度一定为零c把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱d把一小段通电导线放在磁场中某处，所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱解析：电荷在电场中一定受电场力作用，且电场中某点的电场的强弱可由电荷所受电场力与电荷量的比值来表示，这就是电场强度的定义但通电导线在磁场中的受力情况不仅与磁场强弱、电流大小及导线长

10、短有关，还与导线放置的方向有关考点三 对磁通量的理解1物理意义:穿过某一平面的磁感线条数,且为穿过平面的磁感线的净条数2计算：bs(1）公式运用的条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直（2）匀强磁场中，若磁感线与平面不垂直，公式bs中的s应为平面在垂直于磁感线方向的投影面积3磁通量是标量，有正、负之分磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某一个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然4与磁感应强度的关系（1）磁感应强度b主要描述磁场中某点的磁场情况,与位置对应；而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的磁场情况,它与给定面对应(2）由bs得b/s，即为磁感应强度的另一定义式

11、，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数，所以b又叫做磁通密度5与磁感线条数的关系:磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数，即此时的磁通量为合磁通量，【例3】如图所示，线圈平面与水平方向夹角60，磁感线竖直向下，线圈平面面积s0。4 m2，匀强磁场磁感应强度b0.6 t，则穿过线圈的磁通量为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120角，则穿过线圈的磁通量的变化量为多少?解答本题时，可按以下思路分析：【答案】0.12 wb0.36 wb【解析】线圈在垂直磁场方向上的投影面积sscos600.4 m20.2 m

12、2,穿过线圈的磁通量1bs0.60.2 wb0.12 wb线圈沿顺时针方向转过120角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量2bs0。60.4 wb0.24 wb故磁通量的变化量|21|0.240。12| wb0。36 wb总结提能 (1）只有在匀强磁场中bs时，bs才适用,若b与s不垂直，应将s投影,也可以将b分解，即bsbs。(2)磁通量的变化量21，在具体的计算中，一定要注意1及2的正、负问题关于磁通量，正确的说法有(c）a磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量b在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大

13、c磁通量大,磁感应强度不一定大d把某线圈放在磁场中的m、n两点，若放在m处的磁通量比在n处的大，则m处的磁感应强度一定比n处大解析：磁通量是标量,大小与b、s及放置角度均有关，只有c项说法正确1下列关于磁场力、磁感应强度的说法中正确的是(d)a通电导线不受磁场力的地方一定没有磁场b将i、l相同的通电导线放在同一匀强磁场中的不同位置，所受磁场力一定相同c通电导线所受磁场力的方向就是磁感应强度的方向d以上说法都不正确解析：通电导线受到磁场力与b、i、l的大小有关，还与b与i的夹角有关,故a、b选项错误；磁感应强度的方向是在该处放一小磁针，静止时小磁针n极所指的方向，不是通电导线受力的方向,故选项c

14、错误，选项d正确2下列关于通电直导线在磁场中受到的磁场力的说法，正确的是(c）a受力的大小只与磁场的强弱和电流的大小有关b如果导线受到的磁场力为零,导线所在处的磁感应强度必为零c如果导线受到的磁场力最大，导线必与磁场方向垂直d所受磁场力的方向只与磁场的方向有关，与电流的方向无关解析：通电导线在磁场中受力，由fbil可知,安培力跟磁场、电流以及导线垂直磁场的长度等物理量都有关系，如果磁场、电流、导线长度一定时，只有导线与磁场垂直时，磁场力最大，故c选项正确3（多选)有关磁感应强度b的方向，下列说法正确的是（bd）ab的方向就是小磁针n极所指的方向bb的方向与小磁针在任何情况下n极受力方向一致cb的方向就是通电导线的受力方向db的方向就是该处磁场的方向解析:磁场的方向就是磁感应强度的方向,规定为小磁针静止时n极所指方向或小磁针n极受力方向，它与通电导线所受力的方向是不一致的4(多选）一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示,已知电流元的电流i、长度l和受力f,则可以用表示磁感应强度b的是(ac）解析：当通电导线垂直于磁场方向时，可用表示b5如图所示线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为b，线圈面积为s，则穿过线圈的磁通量bscos.解