13.2+磁感应强度+磁通量 课件 (共37张PPT)

(共37张PPT)
中物理
第十三章 电磁感应与电磁波初步
第2节 磁感应强度 磁通量
课堂引入
磁场有强弱之分，那么，我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
条形磁体吸引小钢球
电磁铁吸引成吨的钢铁
电场的基本性质是什么？
对放入其中的电荷
有电场力的作用
磁场的基本性质是什么？
对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用
试探电荷所受电场力
跟电荷量的比值,正
试探电荷的受力方向
如何描述电场的强弱和方向？
如何描述磁场的强弱和方向？
能否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量
对比学习
S
N
场源电荷
试探电荷
+q
一、磁感应强度
规定：小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁感应强度的方向
磁感应强度的方向
电场强度方向：
磁感应强度的方向：
规定：正试探电荷的受力方向
回顾：电场强度E的大小
思考1：能否用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
场源电荷
试探电荷+
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。
一、磁感应强度
怎么办？
能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？
思考2：磁场除对磁体有作用力外，还对谁有作用力？
一、磁感应强度
电流元：很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL。
通电导体
①理想模型
②不存在孤立的电流元
③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场
放置位置
电流大小
磁场中导线长度
磁场
（相同的磁场）
（通电导线与磁场方向垂直）
控制变量
影响通电导线受力的因素
思考3：通电导线所受到的磁场力与什么有关呢？
一、磁感应强度
一、磁感应强度
实验装置
一、磁感应强度
实验装置
一、磁感应强度
实验装置
2
1
3
一、磁感应强度
实验装置
2
1
3
一、磁感应强度
实验装置
2
1
3
一、磁感应强度
实验装置
2
1
3
一、磁感应强度
精确的实验表明：通电导线与磁场方向垂直时
当L不变，I越大，F越大
当I不变，L越长，F越大
F∝IL
一、磁感应强度
实验结论：
即：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。
F=BIL
1.定义：
2.单位：
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。
特斯拉，简称特，符号T。
3.方向：
方向与该点磁场的方向一致
4.意义：描述磁场的强弱和方向的物理量
一、磁感应强度
（1）B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关。
（2）用B=F/IL计算时，导线电流的方向与磁场方向必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零。
5.注意：
（3）若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则有：B=B1+B2+B3……（矢量和） ，用平行四边形法则运算。
一、磁感应强度
d
b
a
一、磁感应强度
比较项目 磁感应强度B 电场强度E
物理意义 描述磁场的性质 描述电场的性质
定 义 式 共同点 用比值的形式定义 特点 通电导线与B垂直， B与F、I、L无关 E与F、q无关
方 向 共同点 都是矢量，遵循矢量合成法则 不同点 小磁针N极的受力方向 放入该点正电荷的受力方向
磁感应强度B与电场强度E的比较
1.定义：强弱、方向处处相同的磁场
2.特点：磁感线是一组间隔相同的平行直线
3.常见的匀强磁场:
1）相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
2）通电螺线管内部的磁场
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
I
二、匀强磁场
4.匀强磁场的磁感线：
磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。在图中，S1和S2两处磁感线的疏密不同，这种不同是如何体现的呢？
问题与思考
如果在S1和S2 处，在垂直于纸面方向取同样的面积，穿过相同面积磁感线条数多的就密，磁感应强度就大。
3.单位： Wb（韦伯）
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，简称磁通。符号Φ
三、磁通量
2.公式： Φ=BS
B2
B1
Φ > 0
Φ < 0
B
B
4.磁通量是标量，且有正负
规定磁感线从平面的某一面穿入，磁通量为正；磁感线从平面的另一面穿入，磁通量为负。
磁通量是标量,运算遵循标量运算法则(代数求和)
正负不表大小，只表示磁感线从正面穿进还是从负面穿进
三、磁通量
5.物理意义：磁通量反映了穿过这个平面的磁感线条数。
S
B1
B2
总磁通量为各磁通量之和.
S
B3
B1
三、磁通量
Φ = Φ1 + Φ3=B1S-B2S
三、磁通量
Φ = Φ左 + Φ右
同一平面垂直磁场方向放置，在磁感应强度越大的地方，磁感线分布越密集，穿过该平面的磁通量越大 。
磁通密度：
磁感应强度数值上等于垂直穿过单位面积的磁通量。
表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密。
拓展学面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量？
磁感应强度与平面夹角θ。
θ
B
S
三、磁通量
同一平面，从与磁场垂直方向转过θ角，磁通量变为？
S
B
S
S′
θ
B
S
转过90°，平面与磁场平行，穿过的磁通量为多少？
转过180°，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为多少？
三、磁通量
B
B
Φ=0
B
S
θ1
θ2
磁通量的变化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末态磁通量
初态磁通量
三、磁通量
1.当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS
2.当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。
3.B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，
但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
我国是最早在航海时使用指南针的国家。郑和下西洋的船队已经装备了罗盘，导航时兼用罗盘和观星，二者互相补充、互相修正。他的航海图叫做“针图”，图中的航线叫做“针路”。明清时期，我国海道针经一类书籍相当丰富。15世纪初成书的《顺风相送》《指南正经法》现藏于英国牛津大学图书馆。
STSE:指南针与郑和下西洋
课堂小结
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。
①当SB垂直时Φ=BS
②单位：韦伯，符号：Wb 1Wb=1T·m2
③磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。
磁场强弱、方向处处相同
磁感应强度
匀强磁场
磁通量
B
S
ΔΦ＝Φ2－Φ1
【典例1】下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ）
A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
典例分析
【正确答案】D
【典例2】（多选）下列各种说法中，正确的是（ ）
A. 磁通量很大，而磁感应强度可能很小
B. 磁感应强度越大，磁通量也越大
C. 磁通量小，一定是磁感应强度小
D. 磁感应强度很大，而磁通量可能为零
典例分析
【正确答案】AD
【典例3】一根导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是______；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_____。
典例分析
0.1T
0.1T
【典例4】面积S＝0.5m2的闭合金属圆线圈处于磁感应强度 B=0.4T的匀强磁场中，当磁场与环面垂直时，穿过环面的磁通量是_______；当金属圆环转过90°，环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量是_______；
典例分析
0.2Wb
0
【典例5】如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积之间的关系为 S1 ＞ S2 = S3 ，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为 Φ1 、 Φ2 、 Φ3 则它们的大小关系是（ ）
A. Φ1 > Φ2 > Φ3 B. Φ1 > Φ2 = Φ3
C. Φ1 < Φ2 < Φ3 D. Φ1 < Φ2 = Φ3
N
S
1
2
3
典例分析
【正确答案】C
【典例6】如图， 匀强磁场的磁感应强度 B 为0.2T，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？
Φ1=BSMNCD =0.2×0.3×0.4Wb=0.024Wb
Φ2=0
Φ3= BSMEFDcosθ= BSMNCD = 0.024Wb
典例分析