新教材高中物理第13章电磁感应与电磁波初步2磁感应强度磁通量课件新人教版必修第三册（44张PPT）

(共44张PPT)
第十三章　电磁感应与电磁波初步
2．磁感应强度　磁通量
课前预习反馈
课内互动探究
课堂达标检测
目标体系构建
核心素养提升
目标体系构建
1．知道磁感应强度的定义及物理意义。
2．理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位。
3．知道匀强磁场的概念及特点。
4．知道磁通量的概念，会计算磁通量的大小。
【学习目标】
【思维脉络】
课前预习反馈
1．电流元：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_______叫做电流元。
2．控制变量法探究影响通电导线受力的因素
如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的。
知识点 1
磁感应强度
乘积　
(1)保持磁场中导线长度不变，改变___________，观察直导线___________大小来比较磁场力大小。
(2)保持电流大小不变，改变磁场中___________，通过观察直导线___________大小比较磁场力大小。
(3)实验结论：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度l成_______，又与导线中的电流I成_______。
电流大小　
摆动角度　
导线长度　
摆动角度　
正比　
正比　
3．磁感应强度
表征磁场强弱的物理量。大小等于在磁场中_______于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的_______Il的比值。
4．定义式：B＝_____。
5．单位
在国际单位制中，磁感应强度的单位是_________，简称特，国际
符号是T，1 T＝_____。
垂直　
乘积　
特斯拉　
1．定义
磁感应强度的_______、_______处处相同的磁场。
2．磁感线特点
匀强磁场的磁感线是一些_________________直线。
知识点 2
匀强磁场
大小　
方向　
间隔相同的平行　
1．定义
匀强磁场磁感应强度B和与磁场方向_______的平面面积S的乘积，即Φ＝_____。
2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的______________与磁感应强度的乘积表示磁通量。
知识点 3
磁通量
垂直　
BS　
投影面积S′　
3．单位：国际单位制中，磁通量的单位是_______，简称韦，符合是Wb，1 Wb＝_________。
韦伯　
1T·m2　
单位面积　
预习自测
×　
√　
×　
(4)某平面与磁场平行时，通过它的磁通量为零。 (　　)
(5)磁通量是矢量，其正、负表示磁通量的方向。 (　　)
√　
×　
『选一选』
(多选)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图像能正确反映各量间关系的是 (　　)
解析：磁感应强度B与F、I、L无关，是由磁场本身的性质决定的，故B对，D错；由F＝BIL可知，在B一定时，F与IL成正比，故A错，C对。
BC　
『想一想』
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的力的作用，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，最终小磁体所受合力为0而达到平衡，由于无法单独测量N极或S极的受力，所以不能从磁极受力这一特性来定义磁感应强度。
课内互动探究
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？
提示：用磁感应强度来描述磁场的
强弱。
对磁感应强度的理解
情景导入
探究
一
要点提炼
2．磁感应强度的决定因素
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。
典例1
典例剖析
D　
1．磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，通过的电流为2.5 A，导线长为1 cm，它受到的磁场力为5.0×10－2 N。
(1)求这个位置的磁感应强度大小；
(2)如果仅把通电导线中的电流增大到5 A，求这一位置的磁感应强度大小；
(3)如果通电导线在某处不受磁场力，是否能确定在这里没有磁场？
答案：(1)2 T　(2)2 T　(3)不能确定
对点训练
如图所示的磁场中与磁场垂直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，如何判断穿过线圈S1、S2的磁通量大小呢？
提示：根据Φ＝BS判断，由图可知B1>B2，故Φ1>Φ2。
对磁通量的理解
情景导入
探究
二
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。
要点提炼
(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。
如果磁场B不与我们研究的对象垂直，例如图中的S，则有
S⊥＝Scos θ
Φ＝BScos θ
式中Scos θ即为面积S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积。”
2．磁通量的正负
磁通量不是矢量而是标量，但有正、负之分，其正、负表示与规定的平面的正面相同还是相反。磁通量的意义可以用磁感线的条数形象地说明，如果从正面穿过平面S的磁通量大小为Φ，从反面穿过平面S的磁通量大小为Φ′，那么Φ－Φ′的大小可以理解为：与相反方向穿过平面S的磁感线相抵消之后剩余的磁感线的条数。
3．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1
由公式Φ＝BSsin α可知，改变磁通量的基本方法有三种：①改变磁感应强度B的大小；②改变处在磁场中闭合回路的面积S的大小；③改变B与S之间的夹角大小。
(1)穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定，与匝数无关。
(2)当平面转过180°时，磁通量的变化量的大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS，而不是ΔΦ＝0。
特别提醒
典例 2
典例剖析
ABC　
思路引导：(1)磁通量是标量，但有正负，其正、负不代表方向，仅代表磁感线的穿入或穿出。
(2)磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具体的计算中，一定要注意Φ1及Φ2的正负问题。
解析：在题图所示位置时，磁感线与线框平面垂直，有Φ＝BS，A正确；当线框绕OO′轴转过60°角时，可以将原图改画成俯视图，如图所示，
2．(2021·安徽宿州高二期末)如图所示匀强磁场的磁感应强度为B，磁场方向与线框平面的夹角为θ，若线框的面积为S，匝数为n，则穿过线框平面的磁通量为 (　　)
A．BSsin θ　
B．BScos θ
C．nBSsin θ　
D．nBScos θ
解析：根据磁通量的概念可知，穿过线框平面的磁通量为BSsin θ。
对点训练
A　
核心素养提升
(1)象电场一样，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。
(2)对磁场的叠加问题，应先确定有几个磁场，搞清楚每个磁场在该处的磁感应强度的方向，然后用平行四边形定则求矢量和，磁场的方向性比重力场、静电场的方向性复杂得多，要注意培养空间想象力。
磁场的叠加
如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。则下列说法正确的是 (　　)
A．O点处的磁感应强度为零
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、c两点处的磁感应强度的方向不同
案例
C　
解析：根据安培定则，M处导线中的电流在O点处产生的磁场方向垂直MN向下，N处导线中的电流在O点处产生的磁场方向垂直MN向下，合成后磁感应强度不为零，A错误；M处导线中的电流在a点处产生的磁场方向垂直MN向下，在b点处产生的磁场方向垂直MN向下，N处导线中的电流在a点处产生的磁场方向垂直MN向下，在b点处产生的磁场方向垂直MN向下，根据磁场的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，B错误；
M处导线中的电流在c点处产生的磁场方向垂直于cM连线偏右下，在d点处产生的磁场方向垂直dM连线偏下，N处导线中的电流在c点处产生的磁场方向垂直于cN连线偏下，在d点处产生的磁场方向垂直于dN连线偏下，根据平行四边形定则知，c点处的磁场方向垂直MN向下，d点处的磁场方向垂直MN向下，且磁感应强度大小相等，C正确；a、c两点处的磁场方向都是垂直MN向下的，D错误。
课堂达标检测
1．(2021·河南省创新发展联盟高二下学期联考)有一小段通电导线，长0.1 m，通过导线的电流为5 A，把它放入磁场中某一位置，受到的磁场力是1 N，则该处磁感应强度的大小可能为 (　　)
A．0.8 T　 B．1.2 T
C．1.8 T　 D．2.2 T
D　
2．如图所示，半径为R的圆形线圈共有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：磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为S＝πr2，由Φ＝BS得Φ＝πBr2，故B项正确。
B　
3．(2021·安徽铜陵一中月考)如图所示，三条长直导线都通有垂直于纸面向外的电流，且I1＝I2＝I3，则距三导线等距的A点的磁场方向为
(　　)
A．向上　
B．向右
C．向左　
D．向下
解析：由安培定则知电流I2和I3在A点产生的磁场方向相反，距离又相等，所以I2，I3的合磁感应强度为零，I1在A点的磁场方向水平向右，选项B正确。
B