物理-王鸿杰-磁感应强度、磁通量

1、13 磁感应强度 磁通量尼古拉特斯拉（Nikola Tesla，1856年1943年），塞尔维亚塞尔维亚裔美籍发发明家明家、机械工程师机械工程师和电机工程师电机工程师。他被认为是电力商业化的重要推动者， 并因主持设计了现代广泛应用的交流电交流电力系统而最为人知。学学 习习 目目 标标1.1.理解磁感应强度的定义，知道它是描述磁场强度的理解磁感应强度的定义，知道它是描述磁场强度的 物理量物理量. .2.2.能利用磁感应强度的定义式进行有关计算能利用磁感应强度的定义式进行有关计算. .3.3.理解什么是磁通量，知道其与磁感应强度的关系，理解什么是磁通量，知道其与磁感应强度的关系， 并能进行磁通量的

2、计算，能初步判断磁通量的变化并能进行磁通量的计算，能初步判断磁通量的变化 情况情况. .对放入其中的电荷有电场力的作用对放入其中的电荷有电场力的作用(1)(1)电场的强弱电场的强弱: :试探电荷所受电场力跟电荷量的比值试探电荷所受电场力跟电荷量的比值 E=F/qE=F/q , ,试探点电荷受力越大场强越强，反之就越小试探点电荷受力越大场强越强，反之就越小. .(2)(2)电场的方向与电场的方向与正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向相同相同电场的基本性质是什么？电场的基本性质是什么？如何描述电场的强弱和方向？如何描述电场的强弱和方向？复习回顾复习回顾磁场的基本性质是什么？磁场的基本性质是什么

3、？对放入其中的磁对放入其中的磁体或通电导体有体或通电导体有磁力的作用磁力的作用思考：电场中如何引入电场强度的？思考：电场中如何引入电场强度的？在电场中引入检验电荷在电场中引入检验电荷用该检验电荷所受的电场力与该检验电荷的电荷量的比用该检验电荷所受的电场力与该检验电荷的电荷量的比值定义为值定义为E E即：即：qFE 提问：我们能否将安培力与电场力提问：我们能否将安培力与电场力进行类比？进行类比？问题：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来判断问题：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来判断? ?不能不能. .因为因为N N极不能单独存在极不能单独存在. .小磁针静止时所受的合力为小磁针静止时

4、所受的合力为零，因而不能用测量零，因而不能用测量N N极受力的大小来确定磁感应强度的极受力的大小来确定磁感应强度的大小大小1.1.思考：在同一点思考：在同一点B B放置不同的通电导放置不同的通电导 线，线，F F于于ILIL的比值有何特点的比值有何特点2.2.思考：在同不同位置思考：在同不同位置A.B.CA.B.C放置相同放置相同的通电导线，的通电导线，F F于于ILIL的比值有何特点的比值有何特点观察教材观察教材P89P89图图3-3-13-3-1同一磁场中同一磁场中FILFIL，F/ILF/IL的比值的比值为恒量；为恒量；精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向精确的实验研究表明：通电导线与

5、磁场方向垂直垂直时，它受时，它受安培安培力的大小既与导线的长度力的大小既与导线的长度L L成正比，又与导线中的电流成正比，又与导线中的电流I I成正比，即与成正比，即与I I和和L L的乘积的乘积ILIL成正比成正比不同磁场中，不同磁场中，F/ILF/IL的比值一的比值一般不同般不同; ;一、磁感应强度一、磁感应强度1.1.定义：定义：3.3.单位：单位：4.4.方向：方向：在磁场中在磁场中垂直于磁场方向垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力的通电导线，所受的磁场力F F跟电流跟电流I I和导线长度和导线长度L L的乘积的乘积ILIL的的比值比值叫磁感应强度叫磁感应强度在国际单位制中在国际单位

6、制中, ,磁感应强度的单位是特斯拉磁感应强度的单位是特斯拉, ,简称特简称特, , 符号是符号是T T1T=1N/1T=1N/（AmAm）磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量, , 方向与该点磁场的方向一致方向与该点磁场的方向一致, ,不是安培力的方不是安培力的方向向2.2.定义式：定义式：FBIL（条件：（条件： ）BI5.物理意义：描述电磁力的性质6.矢量性：小磁针静止时N极的指向即为该处的磁场方向。注意：不是安培力的方向一、磁感应强度一、磁感应强度应用范围：应用范围：1.1.匀强磁场匀强磁场2.2.非匀强磁场非匀强磁场当导线很短时，所在各点的磁感应强度变化小，可近似当导线很短时，所在各点的磁

7、感应强度变化小，可近似地认为磁场是匀强磁场地认为磁场是匀强磁场. .1.1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？B B与与L L、I I、F F无关，与场源和该点在场中的位置有关无关，与场源和该点在场中的位置有关2.2.用用B=F/ILB=F/IL进行计算时，要注意什么问题？进行计算时，要注意什么问题？导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直. .通电通电导线与磁场方向垂直时受到的磁场力最大，平行时最小为零导线与磁场方向垂直时受到的磁场力最大，平行时最小为零3.3.反映磁

8、场什么性质？反映磁场什么性质？物理意义：物理意义：B B是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量，是矢量性质的物理量，是矢量. .满足平行四边形定则。满足平行四边形定则。磁感应强度的理解磁感应强度的理解: :4.4.你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应强度）有何关系？强度）有何关系？电场强度方向规定为正电荷受力方向；磁感应强度方向规电场强度方向规定为正电荷受力方向；磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向，与电流受力方向垂直定为小磁针北极受力方向，与电流受力方向垂直. .5.5

9、.若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强度若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强度B B如如何？何？若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁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，某点的磁感应强度为场叠加而成，某点的磁感应强度为B B，则有：，则有：B=BB=B1 1+B+B2 2+B+B3 3（矢量和），用平行四边形法则运算（矢量和），用平行四边形法则运算二、磁通量二、磁通量磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，即磁感线的疏磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，即磁感线的疏密程度与磁感应强度有关联，它们之间又有什么样的密程度与磁感应强度有关联，它们之间又有

10、什么样的定量关系呢？定量关系呢？我们需要引入一个新的概念我们需要引入一个新的概念磁通量磁通量1.1.磁通量：在磁感应强度为磁通量：在磁感应强度为B B的匀强磁场中，有一块垂直磁的匀强磁场中，有一块垂直磁感线方向的面积为感线方向的面积为S S的平面，我们定义的平面，我们定义BSBS为通过这个面的磁为通过这个面的磁通量，简称磁通通量，简称磁通，用用 表示表示. .2.2.表达式：表达式： = BS = BS3.3.磁通量的单位：磁通量的单位：韦伯，简称韦伯，简称 韦；韦； 符号：符号：WbWb4.4.磁通密度：磁通密度：由由 = BS = BS 得得 B= /SB= /S我们把磁感应强度我们把磁感

11、应强度B B又叫做磁通密度又叫做磁通密度1T=1Wb/m1T=1Wb/m2 25.5.如果磁感应强度如果磁感应强度B B和线框平面和线框平面不垂直不垂直（1 1）可以把线框）可以把线框 bcdbcd在垂直于磁在垂直于磁场方向上投影场方向上投影=BS=BS中的中的S S看作投看作投影面积影面积B BB B1 1B B2 2（2 2）可以把磁感应强度）可以把磁感应强度B B分解为分解为垂直线框平面的分量垂直线框平面的分量B B1 1和平行于和平行于线框平面的分量线框平面的分量B B2 2（3 3）磁感应强度）磁感应强度B B与线框平面平行时与线框平面平行时 = BS=0= BS=0磁通量的计算式可

12、写为：磁通量的计算式可写为：BS注意：注意：1.1.磁通量是标量，有正负。正负不表示大小，表示磁通量是标量，有正负。正负不表示大小，表示磁感线从某个面穿入或穿出磁感线从某个面穿入或穿出例如：设磁感线从右边穿出为正，则例如：设磁感线从右边穿出为正，则=BS若从左边穿出，则若从左边穿出，则=-BS2.磁通量的变化磁通量的变化:例：匀强磁场的磁感线垂直于线圈平面，磁场的磁例：匀强磁场的磁感线垂直于线圈平面，磁场的磁感应强度为感应强度为B，线圈的面积为，线圈的面积为S，这时穿过线圈，这时穿过线圈的磁通量为的磁通量为_；线圈绕其对称轴转过；线圈绕其对称轴转过90时穿过线圈的磁通量为时穿过线圈的磁通量为_

13、.线圈从最线圈从最初的位置转过初的位置转过180的过程中，穿过线圈的磁通的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量是量的变化量是_ 12 3.磁通量的物理意义：磁通量的物理意义：表示穿过闭合线圈磁感线的条数表示穿过闭合线圈磁感线的条数故：对于刚才的问题，有故：对于刚才的问题，有=BS而不是而不是=NBS思考：若为思考：若为N N 匝线圈，匝线圈，则磁通量又为多少？则磁通量又为多少？ =BS ? =NBS?例例1.1.关于磁感应强度，下列说法中正确的是（关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ）A A由由B=F/IL B=F/IL 可知，可知，B B与与F F成正比，与成正比，与ILIL成反比成反比B B

14、通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零C C通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场，即通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场，即B B0 0D D磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关方向是唯一确定的，与通电导线无关D D典例分析典例分析例例2.2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A A穿过某个平面的磁通量为零，该处的磁感应强度也为零穿过某个平面的磁通量为零，该

15、处的磁感应强度也为零B B穿过某个平面的磁通量越大，该处磁感穿过某个平面的磁通量越大，该处磁感应应强度越大强度越大C C穿过垂直于磁感穿过垂直于磁感应应强度方向某面积的磁感线条数等于磁感强度方向某面积的磁感线条数等于磁感应强度应强度D D当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必为零当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必为零D D例例3.3.如图所示，如图所示， bcdbcd是一竖直放置的矩形线框，线框面是一竖直放置的矩形线框，线框面积为积为S S，放在磁感应强度为，放在磁感应强度为B B的匀强水平磁场中，的匀强水平磁场中， b b边在边在水平面内且与磁场方向成水平面内且与磁场方向成6

16、060 角，则穿过导线框的磁通量角，则穿过导线框的磁通量 = = . .3BS20.050.050.40.40.40.4B B4.4.一根长一根长20cm20cm的通电导线放在磁感应强度为的通电导线放在磁感应强度为0.4T0.4T的匀强磁的匀强磁场中场中, ,导线与磁场方向垂直导线与磁场方向垂直. .若它受到的安培力为若它受到的安培力为4 41010-3-3N N则导线中的电流强度是则导线中的电流强度是 A A，若将导线中的电流减小，若将导线中的电流减小0.05A0.05A，则该处的磁感应强度为，则该处的磁感应强度为 T T，当导线的长度，当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时，该处的磁感应强度为在原位置缩短为原来的一半时，该处的磁感应强度为 _T._T.5.5.在磁场中某一点在磁场中某一点, ,有一根长有一根长1cm1cm的通电导线的通电导线, ,导线