湖北黄冈浠水闻一多中学物理选修第三章磁感应强度

1、浠水县闻一多中学浠水县闻一多中学 汤望安汤望安 磁场的基本特性是什么？磁场的基本特性是什么？对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用比值为恒量，反映场的性质，叫电场强度比值为恒量，反映场的性质，叫电场强度空间有点电荷空间有点电荷Q建立的电场，如在其中的建立的电场，如在其中的A点放一个检验电荷点放一个检验电荷q1，受电场力，受电场力F，如改，如改放电荷放电荷q，受电场力，受电场力F则则F1/q1与与F2/q2有有何关系，比值说明了什么？何关系，比值说明了什么？回顾以前的知识：回顾以前的知识：是否是否类似类似电场的研究方法，分析磁体或电流在电场的研究方法，分析磁

2、体或电流在磁场中所受的力，找出表示磁场强弱和方向的磁场中所受的力，找出表示磁场强弱和方向的物理量？物理量？物理学上确实是用这种方法来描述磁场的强弱的物理学上确实是用这种方法来描述磁场的强弱的如何描述磁场的强弱？如何描述磁场的强弱？人们很容易想到，把一枚可以转动的小磁人们很容易想到，把一枚可以转动的小磁针作为检验用的磁体放在磁场中的某一点，针作为检验用的磁体放在磁场中的某一点，观察它的受力情况，由此来描述磁场观察它的受力情况，由此来描述磁场物理学中规定：小磁针静止时物理学中规定：小磁针静止时N N极所指的极所指的方向即为该点的磁感应强度的方向。方向即为该点的磁感应强度的方向。磁感应强度方向磁感应

3、强度方向 能否用测量能否用测量N极受力的大小来确定磁感应强极受力的大小来确定磁感应强度的大小？度的大小？不能。因为不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时是极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力为零，因而不能用测量所受的合力为零，因而不能用测量N极受力的大极受力的大小来确定磁感应强度的大小小来确定磁感应强度的大小那如何描述呢？那如何描述呢？磁场不仅能对磁体有作用力，还对通电导体有作用磁场不仅能对磁体有作用力，还对通电导体有作用力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？磁感应强度的大小磁感应强度的大小答案显然是肯定的答案显然是肯定的在物理学中，磁场

4、对电流的作用力通常在物理学中，磁场对电流的作用力通常称为安培力称为安培力. .很短的一段通电导线中的很短的一段通电导线中的电流电流I I与导线长度与导线长度L L的乘积的乘积ILIL叫做电流元。叫做电流元。但要使导线中有电流，就要把它连到电但要使导线中有电流，就要把它连到电源上，所以孤立的电流元是不存在的。源上，所以孤立的电流元是不存在的。实际上仍要使用相当长的通电导线。不实际上仍要使用相当长的通电导线。不过如果做实验的那部分磁场的强弱、方过如果做实验的那部分磁场的强弱、方向都是一样的，也就是说磁场是匀强磁向都是一样的，也就是说磁场是匀强磁场，我们也可以用比较长的通电导线进场，我们也可以用比较

5、长的通电导线进行实验，从结果中推知一小段电流元的行实验，从结果中推知一小段电流元的受力情况。受力情况。控制变量法控制变量法通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、导体长度有何关系？我们如何来研究？流、导体长度有何关系？我们如何来研究？ 保持电流不变，改变导线通电部分的保持电流不变，改变导线通电部分的长度长度. . 保持导线通电部分的长度不保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小变，改变电流的大小. .探究实验探究实验现象：电流越大，导线的偏角越大。现象：电流越大，导线的偏角越大。结论结论：在通电导线的长度和磁场：在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，

6、导线所受的不变时，电流越大，导线所受的安培力就越大。安培力就越大。结论结论：在通电导线的电流和磁场不变时，导在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，导线所受的安培力就越大。线越长，导线所受的安培力就越大。 保持导线通电部分的长度不变，保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小改变电流的大小. . 保持电流不变，改变导线保持电流不变，改变导线通电部分的长度通电部分的长度. . 现象：电流越大，导线的偏角越大。现象：电流越大，导线的偏角越大。探究实验探究实验用公式可表示用公式可表示F FBILBIL实验表明：实验表明：1.在同一磁场中同一位置，不管在同一磁场中同一位置，不管I、L如何改变，如何改变

7、，比值比值B总是不变的总是不变的.2.在不同的磁场中，尽管在不同的磁场中，尽管I、L不变，一般情况不变，一般情况下比值下比值B也也是不同的是不同的. 精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度培力的大小，既与导线的长度L L成正比，又与导成正比，又与导线中的电流线中的电流I I成正比，即与成正比，即与I I和和L L的乘积成正比。的乘积成正比。磁感应强度：磁感应强度：2 2、定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导、定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力线，所受的安培力F F跟电流跟电流I I和导线长度和导线长度L L的

8、乘的乘积积ILIL的比值叫磁感应强度的比值叫磁感应强度. .3 3、定义式：、定义式：B=F/IL B=F/IL 4 4、单位：、单位： 磁感应强度是矢量，把某点的磁场方磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向向定义为该点的磁感应强度的方向. . 5 5、方向：、方向：1 1、意义：、意义： 磁感应强度磁感应强度B B是表示磁场强弱的物理量是表示磁场强弱的物理量. .在在SISI制中，其单位是特斯拉，简称制中，其单位是特斯拉，简称特，国际符号是特，国际符号是T.1 T=1 T.1 T=1 mAN思考思考2 2：若在某一空间同时存在几个磁场，那么：若在某一空间同时存在几个磁

9、场，那么该空间中的某点的磁感应强度该空间中的某点的磁感应强度B B应如何确定？应如何确定？思考思考2 2：有人根据有人根据B B= =F F/ /ILIL提出：磁场中某点的提出：磁场中某点的磁感应强度磁感应强度B B跟磁场力跟磁场力F F成正比，跟电流强度成正比，跟电流强度I I和导线长度和导线长度L L的乘积的乘积ILIL成反比，这种提法有什成反比，这种提法有什么问题？么问题？思考思考1 1：一根长度为：一根长度为L L的导线通有电流的导线通有电流I I，当放，当放到磁场中某点时受到的安培力为到磁场中某点时受到的安培力为F F，问导线所，问导线所在处的磁感应强度一定为在处的磁感应强度一定为F

10、/ILF/IL吗？吗？磁感应强度说明：磁感应强度说明：1 1）用）用B=F/ILB=F/IL计算时，要注意导线电流的方计算时，要注意导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直垂直。4 4）物理意义：）物理意义：B B是表示磁场是表示磁场强弱和方向强弱和方向的的物理量，是描述磁场力的性质的物理量。物理量，是描述磁场力的性质的物理量。3 3）磁场中某点的磁感应强度只决定于场）磁场中某点的磁感应强度只决定于场源和该点在场中的位置，与在该点放不放源和该点在场中的位置，与在该点放不放通电导线、通电导线的长度、导线中的电通电导线、通电导线的长度、导线中的电流以及导

11、线受力情况流以及导线受力情况无关无关。2 2）如果导线）如果导线很短很短很短很短，B B就是导线就是导线所在处所在处的磁感应强度的磁感应强度. .5.方向：磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向：磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向方向定义为该点的磁感应强度的方向.4.在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是拉，简称特，国际符号是T.1 T=1 N/(A m)6.磁场的叠加磁场的叠加 若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度应由这几个磁场叠

12、加而成，某点的磁感应强度为为B，则有，则有B=B1+B2+B3（矢量和）（矢量和） 磁感应强度说明：磁感应强度说明：课堂练习课堂练习例例1下列有关磁感应强度的方向正确的下列有关磁感应强度的方向正确的是（）是（）A.B的方向就是小磁针的方向就是小磁针N极所指的方向极所指的方向B.B的方向与小磁针在任何情况下的方向与小磁针在任何情况下N极极受力方向一致受力方向一致C.B的方向就是通电导线的受力方向的方向就是通电导线的受力方向D.B的方向就是该处磁场的方向的方向就是该处磁场的方向BD例例2一根长一根长cm的通电导线放在磁感应的通电导线放在磁感应强度为强度为0.4T的匀强磁场中的匀强磁场中,导线与磁场

13、方导线与磁场方向垂直向垂直,若它受到的安培力大小为若它受到的安培力大小为410-3N,则导线中的电流是则导线中的电流是_A;若将导线若将导线中的电流减小为中的电流减小为0,则该处的磁感应强度为则该处的磁感应强度为_T0.050.4例例3有一小段通电导线有一小段通电导线,长为长为1cm,电流为电流为5A,把把它置于磁场中某点它置于磁场中某点,受到的磁场力为受到的磁场力为0.1N,则该点的磁感应强度则该点的磁感应强度B一定是一定是 ( ) A.B =2T B.B 2T C.B 2T D.以上情况都有可能以上情况都有可能C例例4由磁感应强度的定义式由磁感应强度的定义式B=F/IL可知可知,磁场某处的

14、磁感应强度的大小磁场某处的磁感应强度的大小 ( )v 随通电导线中的电流随通电导线中的电流I的减小而增大的减小而增大v 随通电导线长度随通电导线长度L的减小而增大的减小而增大v 随通电导线受力随通电导线受力F的增大而增大的增大而增大A. 跟跟F,I,L的变化无关的变化无关D例例5下列关于磁感应强度的方向的说法下列关于磁感应强度的方向的说法中中,正确的是正确的是 （ ） v 某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受的磁场力的方向该处时所受的磁场力的方向v 小磁针小磁针N极受磁力的方向就是该处的磁感应强度极受磁力的方向就是该处的磁感应强度的方向

15、的方向v 垂直与磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感垂直与磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向应强度的方向v 磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向方向BD例题例题1.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5 A，导线长，导线长1 cm，它受到的安培力为，它受到的安培力为510-2 N，则这个位置，则这个位置的磁感应强度是多大？的磁感应强度是多大？解答解答：T 2m 1012.5AN 105ILFB222.接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时，这一点时，这一点的磁感应强度应是多大？该通电导线受到的安培力是多大？的磁感应强度应是多大？该通电导线受到的安培力是多大？解答：磁感应强度解答：磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度线的长度L、电流、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T.根据根据F=BIL得，得，F=2 5 0.01=0.1N注意：计算时要统一用国际单位制。匀强磁场：匀强磁