物理人教版（2019）必修第三册13.2 磁感应强度和磁通量（共25张ppt）

(共25张PPT)
一、上节回溯
1．电流的磁效应
2．磁场
3．磁感线
4．安培定则
二、知识讲解——磁感应强度
问题引入
　　巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁铁却只能吸起几个铁钉。磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
磁场的方向
　　我们可以通过类比的电场，来找出表示磁场强弱和方向的物理量。
电场：正试探电荷受力的方向
磁场：小磁针静止时 N 极指向的方向
二、知识讲解——磁感应强度
磁场的强弱
　　为了研究电场在电场中放置一个试探电荷，那么为了研究磁场，我们可以考虑在磁场中某一点放一段很短的通电导线。这段导线的电流为 I 与导线长度 l 的乘积 Il 叫作电流元。
电场
磁场
试探电荷
电流元
受力 F
电场的强弱
磁场的强弱
受力 F
二、知识讲解——磁感应强度
演示实验
二、知识讲解——磁感应强度
实验：探究影响通电导线受力的因素
控制变量法：
(1)先保持通电导线的长度不变，改变电流的大小；
(2)保持电流大小不变，改变通电导线的长度。
演示实验
二、知识讲解——磁感应强度
实验：探究影响通电导线受力的因素
控制变量法：
(1)先保持通电导线的长度不变，改变电流的大小；
　　 I→F　2I→2F　3I→3F ，F∝I
结论：电流越大，通电导线受力越大；
(2)保持电流大小不变，改变通电导线的长度。
　　 l→F　2l→2F　3l→3F ，F∝l
结论：导线长度越长，通电导线受力越大。
磁感应强度
二、知识讲解——磁感应强度
　　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。用公式表示即：
F＝BIl
（1）B 与导线的长度和电流大小都没关系；
（2）在不同的磁场中 B 的值是不同的。
　　 B 即是能表征磁场强弱的物理量——磁感应强度。
磁感应强度
二、知识讲解——磁感应强度
1．物理意义：磁感应强度 B是表示磁场的强弱和方向的物理量；
2．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的力 F跟电流 I和导线长度 l的乘积 Il的比值叫磁感应强度，符号 “B”；
3．定义式：B＝ ；
4．单位：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 ”；1T＝
5．磁感应强度是矢量，它的方向就是该处磁场的方向。
磁感应强度
二、知识讲解——磁感应强度
表　一些磁场的磁感应强度 / T
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
我国研制作为α磁谱仪核心部件的大型永久磁体中心的磁场 0.1346
电动机或变压器铁芯中的磁场 0.8～1.7
核磁共振的磁场 3
中子星表面的磁场 106～108
原子核表面的磁场 约1012
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。
（1）距离很近的两个异名磁极之间除边缘位置外的磁场可以看作匀强磁场；
（2）通电螺线管内部的磁场近似匀强磁场；
（3）相隔一定距离的两个平行线圈通电时，其中间区域的磁场近似为匀强磁场。
二、知识讲解——磁感应强度
二、知识讲解——磁通量
问题引入
　　磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱，在下图中 S1 和 S2 两处磁感线的疏密不同，这种不同是如何体现的呢？
二、知识讲解——磁通量
磁通量
　　用光照射同一张白纸，可以观察到在光束集中的地方，比光束发散的地方更亮。
　　同理在磁场中不同的位置，通过相同面积的磁感线的条数越多，即磁感线密集，磁感应强度就大。
二、知识讲解——磁通量
磁通量
1．定义：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，当面积为 S 的平面与磁场方向垂直时，我们把 B 和 S 的乘积叫作穿过这个平面的磁通量，简称磁通，符号“Φ”；
2．表达式：Φ＝BS ；
3．适用条件：
（1）匀强磁场；
（2）磁场与平面垂直。
二、知识讲解——磁通量
磁通量
　　 如果磁感应强度与我们研究的平面不垂直，如图中的平面 S ，那么我们用这个面垂直于磁感应强度 B 的方向的投影面积 S′ 与 B 的乘积表示磁通量，S′称为“有效面积”。若 S 与 S′ 的夹角为 θ ，则有：Φ＝BS′＝BS cos θ ；
磁通量
二、知识讲解——磁通量
4．单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯（weber），简称韦，符号“Wb”，1 Wb＝1 T·m2 。
5．磁通量是标量，只有大小没有方向。
Φ 最大
Φ 较小
Φ＝0
　　磁通量可以理解为穿过某面积的磁感线条数，两簇条数相同，方向相反的磁感线通过同一平面，那么该平面上磁通量为零。
二、知识讲解——磁通量
STSE
指南针与郑和下西洋
　　地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个交角，这就是地磁偏角。
　　郑和下西洋的船队就装备了罗盘，导航时兼用罗盘和观星，二者相互补充、互相修正，以此来消除地磁偏角的影响。
三、小结
1．磁感应强度
2．匀强磁场
3．磁通量
四、练 习
1．有人根据 B＝提出：磁场中某点的磁感应强度 B与通电导线在磁场中所受的磁场力 F成正比，与电流 I 和导线长度 l的乘积成反比。这种说法有什么问题？
答：磁感应强度是反映磁场本身强弱和方向的物理量，由磁场本身决定，其大小和方向是确定的，与通电导线以及导线所受到的安培力大小无关。
2．在匀强磁场中，一根长 0.4 m 的通电导线中的电流为 20 A，这条导线与磁场方向垂直，所受的电场力大小为 0.015 N ，求磁感应强度的大小。
四、练 习
2．在匀强磁场中，一根长 0.4 m 的通电导线中的电流为 20 A，这条导线与磁场方向垂直，所受的电场力大小为 0.015 N ，求磁感应强度的大小。
答：根据磁感应强度的定义式： B＝＝ T＝1.875×10-3 T
四、练 习
3．如下图所示，匀强磁场的磁感应强度 B＝0.2 T，方向沿 x 轴的正方向，且线段 MN、DC 相等，长度为 0.4 m ，线段 NC、EF、MD、NE、CF 相等，长度为 0.3 m ，通过面积 SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量 Φ1、Φ2、Φ3 各是多少？
答：面积 SMNCD 与磁场方向垂直，故磁通量 Φ1＝BSMNCD＝0.2×0.4×0.3 Wb＝0.024 Wb 。面积 SNEFC 与磁场方向平行，故磁通量 Φ2＝0 。面积 SMEFD 的投影面积为 SMNCD ，故磁通量 Φ3＝BSMNCD＝0.2×0.4×0.3 Wb＝0.024 Wb 。
四、练 习
四、练 习
4．在磁场中放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。若用下图中的图像来表示导线受力的大小 F 与通过导线的电流 I 的关系。A、B 各代表一组 F、I 的数据。在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅？请说明理由。
A
B
I
F
O
甲
A
B
I
F
O
乙
A
B
I
F
O
丙
A
B
I
F
O
丁
答：同一导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一位置，并且电流方向都与磁场垂直，因此导线所在处的磁感应强度是确定的，则根据 F＝BIl ，当 B、l一定时，F∝I，F-I 的图像应是过原点的一条直线，故图乙、丙正确。
5. (多选) 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图所示，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知 (　 )
A.测量地点位于南半球
B.当地的地磁场的磁感应强度大小约为50 μT
C.第2次测量时y轴正向指向南方
D.第3次测量时y轴正向指向东方