《第13章 2.磁感应强度 磁通量》课件、同步练习、导学案

第二节磁感应强度磁通量第十三章电磁感应与电磁波初步磁体的磁性强弱是不同的电场正试探电荷的受力方向磁场小磁针N极的受力方向一、磁感应强度

1.磁感应强度的方向一、磁感应强度

1.磁感应强度的方向物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。一、磁感应强度

2.磁感应强度的大小电场

磁场

电场强弱磁场强弱一、磁感应强度

2.磁感应强度的大小磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究?不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为零，因而不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小。场不仅能对磁体有作用力，还对通电导体有作用力！一、磁感应强度

2.磁感应强度的大小

相当于电场中的检验电荷

一、磁感应强度实验：探究影响通电导线受力的因素实验方法：控制变量法（1）先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。（2）然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。结论：电流越大，通电导线受力越大结论：长度越长，通电导线受力越大

一、磁感应强度

1

T=1

N/（A·m）定义式：

单位：

矢量：磁感应强度是矢量，方向规定为小磁针静止时N极所指方向。

一、磁感应强度

它是反映磁场本身性质的物理量，是由磁场本身来决定的。定义式：

一、磁感应强度

条件：导线与磁场垂直定义式：

它是反映磁场本身性质的物理量，是由磁场本身来决定的。一、磁感应强度（1）磁感应强度方向：物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。（3）磁感应强度单位：国际单位制，特斯拉，简称特，符号T。1

T=1

N/（A·m）（4）物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量。（2）磁感应强度大小：

人体器官内的磁场10-13～10-9地磁场在地面附近的平均值5×10-5我国研制的作为α磁谱仪核心部件的大型永磁体中心的磁场0.1346电动机或变压器铁芯中的磁场0.8～1.7电视机偏转线圈内的磁场约0.1实验室使用的最强磁场瞬时103恒定37中子星表面的磁场106～108原子和表面的磁场约1012一些磁场的磁感应强度

C2.下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是（）A．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磁场力的方向B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向BD3.下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法，正确的是（）A．电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同D．磁感应强度的方向与小磁针静止后，N极所指的方向相同BCD4.关于磁场力、磁感应强度的下列说法，正确的是（）A．通电导体不受磁场力作用的地方一定没有磁场B．将I、L相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置，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D1．如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。2．产生方法（1）距离很近的两个异名磁极之间的磁场（除边缘部分外）二、匀强磁场（2）通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）（3）相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。5.关于匀强磁场，下列说法中正确的是（）A．在某一磁场中，若有无数处磁感应强度相同，这个区域里的磁场就是匀强磁场B．只要磁感线是直线，该处的磁场一定是匀强磁场C．匀强磁场中的磁感线，必定是相互平行且间距相等的直线D．距离很近的两个异名磁极之间及通电螺线管内部靠近中间部分的磁场，都可视为匀强磁场CD

三、磁通量

磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数，当有方向相反的两簇条数相同的磁感线穿过某面积时，该面积上的磁通量为零。三、磁通量

三、磁通量5.标量，单位：韦伯（Wb）1Wb=1Tm26.物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。θ

如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为________。若使框架绕OO′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量变化量大小为________。BS02BS

磁感应强度B电场强度E物理意义定义式

大小方向场的叠加单位磁感应强度与电场强度的比较描述电场的力的性质的物理量

由磁场决定与检验电流无关由电场决定与检验电荷无关磁感线切线方向或小磁针N极受力方向电场线切线方向或放入该点正电荷受力方向合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合电场强度等于各电场的场强的矢量和

描述磁场的力的性质的物理量《2.磁感应强度磁通量》同步练习必备知识自我检测一、磁感应强度1.物理意义:描述磁场强弱和方向的物理量。2.磁感应强度的方向:小磁针静止时N极所指的方向。3.定义:在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线,所受的磁场力F与导线长度L和电流I的乘积的比值。必备知识自我检测二、匀强磁场1.匀强磁场:如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同,这个磁场叫作匀强磁场。2.匀强电场的磁感线是间隔相等的平行直线。三、磁通量1.定义:匀强磁场的磁感应强度B与磁场方向垂直的平面面积S的乘积,叫作穿过这个面积的磁通量。2.公式:Ф=BS。3.单位:韦伯,简称韦,符号Wb,1Wb=1T·m2。必备知识自我检测1.正误判断。(1)在物理学中,把很短一段通电导线叫作电流元。

(

)解析: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。答案:×(2)电流元在磁场中受到的作用力越大,磁感应强度越大。

(

)答案:×(3)磁感应强度由磁场本身的性质决定,与放不放电流元无关。

(

)答案:√必备知识自我检测(4)电流越大,电流在磁场中受到的作用力越大。

(

)答案:×(5)根据B=可以看出,磁场的磁感应强度与导线在磁场中受的磁场力F成正比,与IL成反比。

(

)答案:×(6)磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。

(

)答案:×必备知识自我检测2.类比从逻辑上探究导体的电阻与导体长度和横截面积关系的方法,试从逻辑上探究导线垂直放入磁场中时,受的磁场力与电流和导线长度的关系。答案:当导线长度不变时,电流变为原来的几倍时,相当于有几根相同的导线在磁场中受到磁场力,故磁场力就变为原来的几倍;同样,当电流不变时,导线长度变为原来的几倍,同样可以认为是几根相同的导线在磁场中受到磁场力,故磁场力就变为原来的几倍。即磁场力与电流和长度都成正比。探究一探究二探究三探究四随堂检测

对磁感应强度的理解情景导引如图所示,三块相同的蹄形磁铁并列放在桌上,将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间,导线的方向与磁感应强度的方向垂直。可以通过控制电路中滑动变阻器来调节导线上的电流大小,分别接通“2、3”和“1、4”,可以改变导线通电部分的长度。探究一探究二探究三探究四随堂检测(1)当电路接在“2、3”时,调节滑动变阻器使导线中电流增大时,可以观察到什么现象?说明了电流越大时,磁场对电流的作用力怎么变化?(2)把电路接在“2、3”时,观察导线摆动的角度,然后把电路改接在“1、4”,可以观察到什么现象?说明了在磁场中的通电导线越长时,磁场对电流的作用力怎么变化?(3)根据上述实验现象,通电直导线垂直放置在确定的磁场中受到的磁场力F与通过的电流强度I、导线长度L的关系分别是怎样的?写出关系式。(4)根据上面关系,思考应该如何定义磁感应强度?写出定义和定义式。探究一探究二探究三探究四随堂检测要点提示:(1)电流越大,竖直导线的摆角越大,说明电流越大时,导线受力越大。(2)通电导线越长,竖直导线的摆角越大,说明通电导线越长,导线受力越大。(3)磁场力F与电流I和导线长度L成正比,关系式为F=BIL。(4)将电流元IL垂直放入磁场,它受到的磁场力F与IL的比值探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳磁感应强度的特点1.磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场,这时L应很短,IL称为“电流元”,相当于静电场中的“试探电荷”。2.磁感应强度是反映磁场强弱的物理量,它是用比值法定义的物理量,由磁场自身决定,与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关。3.因为通电导线取不同方向时,其受力大小不相同,故在定义磁感应强度时,式中F是指通电直导线垂直磁场放置时受到的磁场力。4.磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式:(1)小磁针静止时N极所指的方向,即N极受力的方向。(2)小磁针静止时S极所指的反方向,即S极受力的反方向。(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。5.磁感应强度B为矢量,它有大小及方向,分别表示磁场的强弱与方向。6.磁感应强度的叠加规律:满足平行四边形定则。探究一探究二探究三探究四随堂检测实例引导例1(多选)一段直导线长为1cm,通有5A的电流,把它置于磁场中的某点时,受到的磁场力为0.1N,则该点的磁感应强度B的值可能为(

)A.1T B.0.5T C.2T D.2.5T解析:当I与B垂直时,由B=可解得B=2

T,但题中未说明I与B垂直,故B的值也可能大于2

T。答案:CD探究一探究二探究三探究四随堂检测探究一探究二探究三探究四随堂检测磁感应强度与电场强度的比较情景导引试探电荷放在电场中的某点,若受静电力为零,则可判断该点的电场强度为零。若电流元放在磁场中的某处,所受磁场力为零,能判断该处的磁感应强度为零吗?要点提示:一个电流元在磁场中某处受磁场力的大小与电流元和磁场方向有关,若电流元平行磁场放置,电流元不受磁场力,不能判断该处磁感应强度为零。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳磁感应强度与电场强度的比较探究一探究二探究三探究四随堂检测探究一探究二探究三探究四随堂检测实例引导例2(多选)关于磁感应强度方向和电场强度方向,下列说法正确的是(

)A.电场强度方向与电荷所受静电力方向相同B.电场强度方向与正电荷所受静电力方向相同C.磁感应强度方向与小磁针N极所受磁场力方向相同D.磁感应强度方向与小磁针静止时N极所指的方向相同解析:物理学上规定正电荷在电场中的受力方向为该点电场方向,小磁针N极受力的方向为该点的磁场方向,亦即小磁针静止时N极所指的方向,故B、C、D正确。答案:BCD探究一探究二探究三探究四随堂检测规律方法

电场强度与磁感应强度的易混点(1)磁感应强度B是描述磁场力的性质的物理量,电场强度E是描述静电力的性质的物理量,E的方向是正电荷的受力方向,B的方向与电流元所受力的方向既不相同,也不相反。(2)电场强度的方向与正电荷所受静电力的方向相同,而磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同。探究一探究二探究三探究四随堂检测探究一探究二探究三探究四随堂检测答案:BD探究一探究二探究三探究四随堂检测磁通量情景导引如图所示,一矩形线框从abcd位置移动到a'b'c'd'位置的过程中(线框平行于纸面移动),中间是一条电流向上的通电导线,请思考:(1)导线的左边磁场的方向向哪?右边呢?(2)在移动过程中,当线框的一半恰好通过导线时,穿过线框的磁感线条数有何特点?要点提示:(1)导线左边的磁场方向垂直纸面向外,右边的磁场方向垂直纸面向里。(2)当线框的一半恰好通过导线时,穿过线框垂直纸面向外的磁感线条数与垂直纸面向里的磁感线条数相同。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳1.磁通量的计算(1)公式:Φ=BS。适用条件:①匀强磁场;②磁感线与平面垂直。(2)在匀强磁场B中,若磁感线与平面不垂直,公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。例如图中的S,则有S⊥=Scosθ,Φ=BScosθ。探究一探究二探究三探究四随堂检测2.磁通量的正、负(1)磁通量是标量,但有正、负,当磁感线从某一面上穿入时,磁通量为正值,则磁感线从此面穿出时即为负值。(2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁通量为Φ1,反向磁通量为Φ2,则穿过该平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。3.磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1(1)当B不变,有效面积S变化时,ΔΦ=B·ΔS。(B、S相互垂直时)(2)当B变化,S不变时,ΔΦ=ΔB·S。(B、S相互垂直时)(3)B和S同时变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1。探究一探究二探究三探究四随堂检测4.与磁感应强度的联系(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。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”,当有不同方向的磁感线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。探究一探究二探究三探究四随堂检测实例引导例3如图所示,线圈平面与水平方向夹角θ=60°,磁感线竖直向下,线圈平面面积S=0.4m2,匀强磁场磁感应强度B=0.6T,则:(1)穿过线圈的磁通量Φ为多少?把线圈以cd为轴顺时针转过120°角,则通过线圈磁通量的变化量为多少?(2)若θ=90°,穿过线圈的磁通量为多少?当θ为多大时,穿过线圈的磁通量最大?探究一探究二探究三探究四随堂检测解析:(1)线圈在垂直磁场方向上的投影面积

穿过线圈的磁通量Φ1=BS⊥=0.6×0.2

Wb=0.12

Wb。线圈以cd为轴顺时针方向转过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Φ2=-BS=-0.6×0.4

Wb=-0.24

Wb。故磁通量的变化量ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-0.24-0.12|

Wb=0.36

Wb。(2)θ=90°时,线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥=0,据Φ=BS⊥知,此时穿过线圈的磁通量为零。当θ=0°时,线圈平面与磁场垂直,此时S⊥=S穿过线圈的磁通量最大。答案:(1)0.12Wb

0.36Wb

(2)0

θ=0°探究一探究二探究三探究四随堂检测变式训练2如图所示,半径为R的圆线圈共有n匝,其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,若磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为

(

)A.πBR2 B.πBr2

C.nπBR2 D.nπBr2解析:Φ=BS中S是与磁场垂直的有效面积,所以Φ=πBr2。答案:B探究一探究二探究三探究四随堂检测磁场的叠加问题情景导引如图甲所示,A为一根通电的长直导线,则(1)在导线右侧AC区域磁场的方向和大小怎样?(2)如图乙所示,若在虚线C右侧对称地再放一根与A平行的长直导线B,通以同方向等大电流,则AC区域磁场的方向和大小怎样变化?探究一探究二探究三探究四随堂检测要点提示:(1)根据安培定则可知,AC区域的磁场方向为垂直纸面向里;离导线越远的地方磁场越弱;(2)当再放置导线B时,AC区域的磁场为A、B导线电流单独存在时产生的磁场的矢量和,遵循矢量合成的平行四边形定则。根据安培定则可知,B导线在AC区域产生的磁场方向为垂直纸面向外,在同一点,A导线的磁场强,因此,AC区域的磁场方向仍为垂直纸面向里,大小比放导线B前小了,离导线A越远,磁场越弱。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳磁场的叠加规律1.磁场是一种特殊的物质,几种磁场可以共同占有同一空间。2.当空间内有几种磁场时,空间中某点的磁感应强度等于每种磁场单独存在时在该点产生的磁感应强度的矢量和。探究一探究二探究三探究四随堂检测实例引导例4如图所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是(

)A.a点 B.b点 C.c点 D.d点探究一探究二探究三探究四随堂检测解析:两电流在该点的合磁感应强度为0,说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系。根据安培定则可知,在两电流的同侧磁感应强度方向相反,则为a或c,又I1>I2,故该点距I1远,距I2近,应为c点,选项C正确;I1(或I2)在d点产生的磁感应强度B1(或B2)的方向与d和导线的连线垂直,如图所示,合磁感应强度不为0,选项D错误。答案:C规律方法

磁场叠加问题的解决思路1.应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向(过该点磁感线的切线方向,即与点和导线的连线垂直)。2.根据平行四边形定则,利用合成法或正交分解法进行合成,求得合磁感应强度。探究一探究二探究三探究四随堂检测变式训练3(多选)3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的3个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3,下列说法正确的是(

)A.B1=B2<B3B.B1=B2=B3C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和c处磁场方向垂直于纸面向里解析:本题考查磁场的叠加,由于通过3条导线的电流大小相等,结合安培定则可判断出3条导线在a、b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外,在c处垂直纸面向里,且B1=B2<B3,故选项A、C正确。答案:AC探究一探究二探究三探究四随堂检测1.关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系,下面的说法正确的是(

)A.在B=0的地方,F一定等于零B.在F=0的地方,B一定等于零C.若B=1T,I=1A,L=1m,则F一定等于1ND.若L=1m,I=1A,F=1N,则B一定等于1T解析:在B为零的地方,则F一定为零,而F为零时,则B不一定为零,可能B与I平行,故A正确,B错误;若B=1

T,I=1

A,L=1

m,根据F=BILsin

α知,只有B垂直于I时,F=BIL=1

N,故C错误;若F=1

N,I=1

A,L=1

m,根据F=BILsin