2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册13.2 磁感应强度 磁通量 教案

电磁感应与电磁波初步
2、磁感应强度 磁通量
教学设计
问题与目标
1.理解磁感应强度B的定义，知道其单位是特斯拉。
2.会用公式F=BIL来解决有关问题。
3.知道磁通量的定义，知道 Φ=BS的适用条件，能利用此公式进行相关计算。
重点难点
重点
磁感应强度的定义
磁通量的概念及计算
难点
磁感应强度的计算
2. 磁通量的计算
教学准备
蹄形磁体、电源、导线若干、金属杆、铁架台、投影仪
教学过程
新课导入
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
新课教学
（一）磁感应强度
【教师活动】为了弄清楚磁力大小不同的原因，我们来做实验研究一下。我们用导线、铁钉组成下面的装置
组装好后，用一节干电池给导线通电，这样我们就制成了一个简单的电磁铁。用电磁铁去吸引别针，并记录被吸引的别针数量；然后断开电池，再次用两节串联电池给导线通电，用电磁铁吸引别针，并记录被吸引的别针数量。比较两次别针的数量说明了什么？
【学生活动】两节电池的电磁铁要比一节电池的电磁铁吸引的别针多。说明吸引别针的磁场大小与电流大小有关。
【教师活动】既然磁场有大小之分，那我们来表示一下磁场大小。想要表示磁场大小，我们可以类比电场的大小定义来确定。电场大小用电场强度表示，磁场我们就可以用磁场强度表示。电场强度定义式为，表示单位电荷在电场中所受的力即为电场强度。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。同理，磁场强度我们就用单位电流元在磁场中所受的力来表示。那电流元在磁场中的受力与电流元有何关系呢？
【教师活动】如图所示，三块相同的蹄形磁体并排放在桌面上，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线水平悬挂在磁体的两极间，导线的方向与磁感应强度的方向垂直。
有电流通过时，导线将摆动一定角度，通过摆动角度的大小可以比较导线受力的大小。分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的长度，电流由外部电路控制。
（1）先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。
结论：通电导线长度一定时，电流越大，导线所受的磁场力就越大。
（2）然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。
结论：电流一定时，通电导线越长，磁场力越大。
精确的实验表明，通电导线与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的磁场力的大小，既与导线的长度l成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和l的乘积Il成正比，用公式表示为F= IlB。
式中B与导线的长度和电流的大小都没有关系。
结论：
（1）在同一磁场中，不管I、l如何改变，比值B总是不变的。
（2）I、l不变，但在不同的磁场中，比值B是不同的。
（3）可见，B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度l相同的情况下，电流所受的磁场力越大，比值B越大，表示磁场越强。
磁感应强度B的定义式为
磁感应强度B的单位由F、I、和l的单位决定。在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号T，即
（二）匀强磁场
1.定义：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.分布情况：距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以认为是匀强磁场。
3.表示方法：匀强磁场的磁感线是间距相等、方向相同的平行直线。
（三）磁通量
在电场中，电场线的疏密表示电场强度的大小。同样，磁场中的磁感线疏密也表示磁场强度的大小。
换一种方式思考：在相同的面积情况下，通过的磁感线根数越多，磁场强度越大。设在磁感应强度为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，简称磁通。用字母Φ表示磁通量，则
Φ=BS
如果磁感应强度B不与我们研究的平面垂直，例如下图中的S，这时，我们就用这个面在垂直于磁感应强度B的方向的投影面积S＇与B的乘积表示磁通量。
磁通量的单位，在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号Wb。
从Φ=BS可以得出，这表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。
三、课堂小结
本节课主要学习了以下几个问题：
磁感应强度
匀强磁场
磁通量
课堂练习
1.下列关于磁感应强度说法，正确的是( )
A.由知,磁感应强度B的方向就是磁场力F的方向
B.磁感应强度是用来表示磁场强弱和方向的物理量
C.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为0
D.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磁场力为F,则该处磁感应强度的大小一定是
2.磁场的磁感线分布如图所示，为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过的磁通量分别为且都不为0。则下列判断正确的是( )
A.最大 B.最大 C.最大 D.相等
3.如图所示，为两个同心圆环，当一有界匀强磁场恰好完全垂直穿过A环时，A环的磁通量为环的磁通量为，则有关磁通量、的大小关系，下列说法正确的是( )
A. B. C. D.无法确定
4.如图所示，通有恒定电流的导线与闭合金属框共面，第一次将金属框由位置I平移到位置Ⅱ，第二次将金属框绕边翻转到位置Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量分别为和，则( )
A. B. C. D.不能判断
5.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，有一矩形线圈，且，通有逆时针方向的电流I，让它绕边转过某一角度时，线圈平面与磁场夹角为θ，则( )
A.穿过线圈的磁通量为 B.穿过线圈的磁通量为
C.图示时刻穿过线圈的磁通量为0 D.图示时刻穿过线圈的磁通量为
6.如图所示，一矩形线框的边与一根长通电直导线平行放置，且直导线在线框的右侧，在直导线从右向左移动到线框的左侧的过程中，关于穿过线框的磁通量变化的说法正确的是( )
A.先增加后减小 B.先增加后减小，再增加
C.先增加后减小，再增加再减小 D.先增加后减小，再增加再减小，最后一直不变
答案以及解析
1.答案：B
2.答案：A
解析：根据“穿过某平面的磁通量等于在磁场中穿过该平面的磁感线的条数”，结合图示磁感线的分布可知，，选项A正确。
3.答案：C
解析：只有A环内有磁场，由A环与B环构成的环内没有磁场，所以A环和B环的磁通量是相等的，即，故A、B、D错误，C正确。
4.答案：C
解析：设在位置I时磁通量大小为，位置Ⅱ时磁通量大小为。第一次将金属框由位置I平移到位置Ⅱ，穿过线框的磁感线方向没有改变，磁通量变化量，第二次将金属框绕边翻转到位置Ⅱ，穿过线框的磁感线的方向发生改变，磁通量变化量。故，故C正确。
5.答案：AC
解析：沿边转过某一角度，线圈平面与磁场夹角为θ，此时线圈的有效面积为，所以穿过线圈的磁通量为，当时，即题图示时刻，穿过线圈的磁通量为0，当时，穿过线圈的磁通量为。故AC正确，BD错误。
6.答案：C
解析：直导线左侧的磁场越靠近直导线磁场越强，线框都在直导线左侧时，穿过线框的磁场越强，穿过线框的磁通量越大，在边与直导线重合时穿过线框的磁通量最大；再向左移动，直导线右边的磁场方向向里、左边向外，左右抵消，磁通量减小，到直导线在中点位置时穿过线框的磁通量最小，再向左移动，穿过线框的磁通量逐渐增大，在边和直导线重合时穿过线框的磁通量最大；再向左移动，越远离直导线的位置磁场越弱，穿过线框的磁通量越小。综合可知穿过线框的磁通量先增加后减小，再增加再减小，选项C对。
板书设计
第二节 磁感应强度 磁通量
一、磁感应强度
1.方向：物理学中规定，小磁针静止时，N极所指的方向为该点的磁感应强度方向，简称磁场的方向。
2.大小
（1）公式：
（2）意义：表示磁场强弱和方向的物理量
（3）单位：特斯拉，简称特，符号T，即
二、匀强磁场：磁感应强度处处相等的磁场
三、磁通量
（1）定义：设在磁感应强度为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：Φ=BS
（3）单位：韦伯，简称韦，符号Wb。
（4）意义：磁通量表示穿过此平面的磁感线条数。