3-2 磁感应强度
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(共30张PPT)
※ 知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量
※※ 理解磁感应强度的定义．并会用定义式进行有关计算．
※ 通过实验、类比和分析，体会实验探究的思路方法.
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，实验室中的小磁铁只能吸起几枚铁钉(如图所示)．磁体磁性的强弱，表现为它所产生的磁场对磁性物质和电流的作用力的强弱，也就是说磁场也有强弱之分．那么我们怎样认识和描述磁场的强弱呢？
一、磁感应强度及其方向
1．概念：用来描述磁场 和 的物理量叫做磁感应强度，用符号B表示．
2．方向：
物理学中规定， 为该点的磁感应强度方向，简称磁场的方向．
二、磁感应强度的大小
1．探究影响通电导线受力的因素
(1)将一根 水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场的方向 ．
强弱
方向
小磁针静止时，N极所指的方向
直导线
垂直
(2)控制变量法
①保持磁场中直导线的长度不变，改变 ，通过观察直导线 大小来比较磁场力大小．
②保持电流不变，改变磁场中 ，通过观察直导线 大小来比较磁场力大小．
(3)结论：通电直导线与磁场 时，它受力大小既与导线的 成正比，又与导线中的 成正比，即与 成正比．
2．磁感应强度的大小：在导线与磁场垂直的最简单情况下，B＝ .式中F为电流元IL受到的磁场力．
电流大小
摆动角度
直导线长度
摆动角度
垂直
长度L
电流I
I和L的乘积IL
3．单位：磁感应强度B的单位由 的单位决定．在国际单位制中，磁感应强度的单位是 ，简称 ，符号是 ,1T＝1
F、I和L
特斯拉
特
T
答案：①描述磁场的强弱 ②小磁针静止时N极的指向 ③B＝ ④导线和磁场垂直
一、对磁感应强度的理解
1．在定义式B＝ 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．
2．磁感应强度反映磁场本身的特性，其值决定于磁场．其值与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等均无关系．
3．磁感应强度的方向：
①小磁针静止时N极指向——磁感应强度方向．②无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的——即磁感应强度方向．
4．磁场的叠加
像电场一样，磁场也服从叠加原理．如果有几个磁场同时存在，则它们的磁场互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度的矢量和．
二、磁感应强度B与电场强度E的比较
电场强度(E) 磁感应强度(B)
定义
物理意义 E在数值上等于电场对单位电荷作用力的大小 B在数值上等于垂直于磁场方向长1m，电流为1A的导线所受磁场力的大小
单位 1N/C＝1V/m 1T＝1N/A·m
误区：受电场中电场强度的方向是该点正电荷的受力方向的影响，误认为磁感应强度的方向与通电导线受力的方向一致．
点拨：磁感应强度的方向规定为小磁针N极受力的方向：即小磁针静止时N极的指向．
B的方向与该点电流元所受力方向既不相同，也不相反，F的方向由后面学习的左手定则判定．
解析：磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的；磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B＝ 中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的．
答案：A
点评：磁场的强弱由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线无关．用垂直于磁场方向的通电导线所受安培力大小来量度磁场的强弱，导线的作用在于检测．与电场不同的是电场中只要场强不为零，带电粒子一定受力，而磁场中即使磁感应强度不为零．通电导线受力也有可能为零．安培力的大小与B、I、L及电流与磁场的夹角有关．
(2010·铁岭高二检测)关于磁感应强度的说法中，正确的是 ( )
A．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零
B．一小段通电导体在磁场中某处受到的磁场力越小，说明该处的磁感应强度越小
C．磁场中某点的磁感应强度方向，就是放在该点的一小段通电导体的受力方向
D．磁场中某点的磁感应强度的大小和方向与放在该点的通电导体受力情况无关
答案：D
如图甲所示，在蹄形磁铁间垂直磁感应强度方向放置一长为L、质量为m的铝制金属杆，金属杆用两根金属细丝悬挂在绝缘支架上，在金属杆中通以恒定电流I，结果金属丝在磁场作用下偏离竖直方向θ角(已知导线受的磁场力方向水平)，如图乙所示(侧视图)．求蹄形磁铁磁极间的磁感应强度．
点评：本题综合运用了通电导线在磁场中受力及平衡的知识，要正确把握物理情景，从力的关系入手分析．
(2009·泰安模拟)长10cm的通电直导线，通以1A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4N，则该磁场的磁感应强度为
( )
A．等于4T B．大于或等于4T
C．小于或等于4T D．上述说法都错误
答案：B
请你思考：电场强度是利用电荷在电场中会受到电场力的作用这一特性定义的．小磁体放在磁场中，它的两极也会受到磁场力的作用，为什么没有利用磁极受力这一特性来定义磁感应强度呢？
解析：因为小磁体在磁场中N极和S极都受到磁场力的作用，最终因所受磁场力的合力为零而达到平衡，由于无法单独测量N极的受力，所以不可能从磁极受力这一特性来定义磁感应强度．
点评：从定义磁感应强度时无法利用小磁体受力特性到引入电流元的思想方法中，我们得到启示：在处理问题时只有广开思路、全面考虑、灵活变换思维角度，才能迅速找出解决问题的方法．
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.(螺线管内磁场方向沿轴线方向)
已知：CD段导线长度：4×10－2m
天平平衡时钩码重力：4×10－5N
通过导线的电流：0.5A
答案：2.0×10－3T
※ 知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量
※※ 理解磁感应强度的定义．并会用定义式进行有关计算．
※ 通过实验、类比和分析，体会实验探究的思路方法.
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，实验室中的小磁铁只能吸起几枚铁钉(如图所示)．磁体磁性的强弱，表现为它所产生的磁场对磁性物质和电流的作用力的强弱，也就是说磁场也有强弱之分．那么我们怎样认识和描述磁场的强弱呢？
一、磁感应强度及其方向
1．概念：用来描述磁场 和 的物理量叫做磁感应强度，用符号B表示．
2．方向：
物理学中规定， 为该点的磁感应强度方向，简称磁场的方向．
二、磁感应强度的大小
1．探究影响通电导线受力的因素
(1)将一根 水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场的方向 ．
强弱
方向
小磁针静止时，N极所指的方向
直导线
垂直
(2)控制变量法
①保持磁场中直导线的长度不变，改变 ，通过观察直导线 大小来比较磁场力大小．
②保持电流不变，改变磁场中 ，通过观察直导线 大小来比较磁场力大小．
(3)结论：通电直导线与磁场 时，它受力大小既与导线的 成正比，又与导线中的 成正比，即与 成正比．
2．磁感应强度的大小：在导线与磁场垂直的最简单情况下，B＝ .式中F为电流元IL受到的磁场力．
电流大小
摆动角度
直导线长度
摆动角度
垂直
长度L
电流I
I和L的乘积IL
3．单位：磁感应强度B的单位由 的单位决定．在国际单位制中，磁感应强度的单位是 ，简称 ，符号是 ,1T＝1
F、I和L
特斯拉
特
T
答案：①描述磁场的强弱 ②小磁针静止时N极的指向 ③B＝ ④导线和磁场垂直
一、对磁感应强度的理解
1．在定义式B＝ 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．
2．磁感应强度反映磁场本身的特性，其值决定于磁场．其值与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等均无关系．
3．磁感应强度的方向：
①小磁针静止时N极指向——磁感应强度方向．②无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的——即磁感应强度方向．
4．磁场的叠加
像电场一样，磁场也服从叠加原理．如果有几个磁场同时存在，则它们的磁场互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度的矢量和．
二、磁感应强度B与电场强度E的比较
电场强度(E) 磁感应强度(B)
定义
物理意义 E在数值上等于电场对单位电荷作用力的大小 B在数值上等于垂直于磁场方向长1m，电流为1A的导线所受磁场力的大小
单位 1N/C＝1V/m 1T＝1N/A·m
误区：受电场中电场强度的方向是该点正电荷的受力方向的影响，误认为磁感应强度的方向与通电导线受力的方向一致．
点拨：磁感应强度的方向规定为小磁针N极受力的方向：即小磁针静止时N极的指向．
B的方向与该点电流元所受力方向既不相同，也不相反，F的方向由后面学习的左手定则判定．
解析：磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的；磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B＝ 中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的．
答案：A
点评：磁场的强弱由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线无关．用垂直于磁场方向的通电导线所受安培力大小来量度磁场的强弱，导线的作用在于检测．与电场不同的是电场中只要场强不为零，带电粒子一定受力，而磁场中即使磁感应强度不为零．通电导线受力也有可能为零．安培力的大小与B、I、L及电流与磁场的夹角有关．
(2010·铁岭高二检测)关于磁感应强度的说法中，正确的是 ( )
A．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零
B．一小段通电导体在磁场中某处受到的磁场力越小，说明该处的磁感应强度越小
C．磁场中某点的磁感应强度方向，就是放在该点的一小段通电导体的受力方向
D．磁场中某点的磁感应强度的大小和方向与放在该点的通电导体受力情况无关
答案：D
如图甲所示，在蹄形磁铁间垂直磁感应强度方向放置一长为L、质量为m的铝制金属杆，金属杆用两根金属细丝悬挂在绝缘支架上，在金属杆中通以恒定电流I，结果金属丝在磁场作用下偏离竖直方向θ角(已知导线受的磁场力方向水平)，如图乙所示(侧视图)．求蹄形磁铁磁极间的磁感应强度．
点评：本题综合运用了通电导线在磁场中受力及平衡的知识，要正确把握物理情景，从力的关系入手分析．
(2009·泰安模拟)长10cm的通电直导线，通以1A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4N，则该磁场的磁感应强度为
( )
A．等于4T B．大于或等于4T
C．小于或等于4T D．上述说法都错误
答案：B
请你思考：电场强度是利用电荷在电场中会受到电场力的作用这一特性定义的．小磁体放在磁场中，它的两极也会受到磁场力的作用，为什么没有利用磁极受力这一特性来定义磁感应强度呢？
解析：因为小磁体在磁场中N极和S极都受到磁场力的作用，最终因所受磁场力的合力为零而达到平衡，由于无法单独测量N极的受力，所以不可能从磁极受力这一特性来定义磁感应强度．
点评：从定义磁感应强度时无法利用小磁体受力特性到引入电流元的思想方法中，我们得到启示：在处理问题时只有广开思路、全面考虑、灵活变换思维角度，才能迅速找出解决问题的方法．
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.(螺线管内磁场方向沿轴线方向)
已知：CD段导线长度：4×10－2m
天平平衡时钩码重力：4×10－5N
通过导线的电流：0.5A
答案：2.0×10－3T