物理人教版（2019）必修第三册13.2磁感应强度 磁通量（共23张ppt）

(共23张PPT)
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
情境与思考
思考：磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场强弱呢？
提醒：在研究电场时，引入了电场强度来描述电场的强弱，磁场可以类比于电场
1. 方向：
磁感应强度
电场
正试探电荷的受力方向
磁场
小磁针N极的受力方向
物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向
磁感应强度
2. 大小：
1. 方向：
物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向
思考1：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？
不能。小磁针静止时所受的合力为零，小磁针N极和S极均受力，而N极不能单独存在，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。
场不仅能对磁体有作用力，还对通电导线有作用力！
思考2：那磁场还对什么物体有力的作用呢？
思考3：为研究空间某点的磁场，放入其中的通电导线应满足什么特点？
足够小
电流元
定义：
在物理学中，把很短一段通电导线中的电流 与导线长度l的乘积 l叫做电流元
F
Il
相当于电场中的检验电荷
思考：孤立的电流元存在吗？
不存在，要使导线中有电流必须接通电源
＋Q
＋q
F
（理想化模型）
实验：探究影响通电导线受力的因素
实验方法：
控制变量法
F∝l
实验：探究影响通电导线受力的因素
实验方法：
①保持电流不变，改变导线通电部分的长度
结论：长度越长，通电导线受力越大
l F
控制变量法
F∝I
②保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小
结论：电流越大，通电导线受力越大
I F
同一块磁铁，并且导线与磁场垂直：
磁感应强度
2. 大小：
1. 方向：
物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向
它是反映磁场本身性质的物理量，是由磁场本身来决定的
磁感应强度B由磁场本身决定，与F、I、l无关
思考1：磁感应强度B与F成正比，与Il成反比？
单位：
特［斯拉］T
1 T =
1 N/(A·m)
（矢量）
思考3：满足关系的条件是导线与磁场什么位置关系？
导线与磁场垂直
描述磁场强弱和方向的物理量
3. 物理意义：
思考2：磁场的叠加遵循什么定则？
平行四边形定则
磁感应强度
2. 大小：
1. 方向：
物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向
单位：
特［斯拉］T
1 T =
1 N/(A·m)
（矢量）
描述磁场强弱和方向的物理量
3. 物理意义：
例1. 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，导线长l = 1cm，电流强度I = 2.5A，若它所受的磁场力F = 0.05N
（1）求这个位置的磁感应强度B多大？
（2）若导线中电流强度变为5A，这个位置的磁感应强度B多大？该通电导线受到
的磁场力多大？
4. 磁场的叠加：
平行四边形定则
（条件：导线与磁场垂直）
2T
2T；0.1N
磁感应强度
2. 大小：
1. 方向：
物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向
（矢量）
描述磁场强弱和方向的物理量
3. 物理意义：
例2. 下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法，正确的是( )
A. 电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同
B. 电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同
C. 磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
D. 磁感应强度的方向与小磁针静止后N极所指的方向相同
BCD
4. 磁场的叠加：
平行四边形定则
单位：
特［斯拉］T
1 T =
1 N/(A·m)
（条件：导线与磁场垂直）
磁感应强度
2. 大小：
1. 方向：
物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向
（矢量）
描述磁场强弱和方向的物理量
3. 物理意义：
例3. 如图甲所示，把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置，它们的圆心位于一个共同点O上，当通以相同大小电流时，O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比为 。
4. 磁场的叠加：
平行四边形定则
单位：
特［斯拉］T
1 T =
1 N/(A·m)
（条件：导线与磁场垂直）
磁感应强度
2. 大小：
1. 方向：
物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向
（矢量）
描述磁场强弱和方向的物理量
3. 物理意义：
单位：
特［斯拉］T
1 T =
1 N/(A·m)
（条件：导线与磁场垂直）
）
地磁偏角
北
南
西
东
磁感应强度
2. 大小：
1. 方向：
物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向
（矢量）
描述磁场强弱和方向的物理量
3. 物理意义：
单位：
特［斯拉］T
1 T =
1 N/(A·m)
（条件：导线与磁场垂直）
例1. 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图所示，则下列说法不正确的是( )
A. 地理南、北极与地磁南、北极不重合
B. 地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D. 地磁场可能是由带负电的地球自转形成的
C
匀强磁场
1. 定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和
方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场
②通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)：
这部分磁场有什么特点？
2. 产生方法：
①距离很近的两个异名磁极之间的磁场(除边缘部分外)：
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：
匀强磁场
1. 定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和
方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。
②通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)
2. 产生方法：
①距离很近的两个异名磁极之间的磁场(除边缘部分外)
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
例1. 关于匀强磁场，下列说法中正确的是( )
A．在某一磁场中，若有无数处磁感应强度相同，这个区域里的磁场就是匀强磁场
B．只要磁感线是直线，该处的磁场一定是匀强磁场
C．匀强磁场中的磁感线，必定是相互平行且间距相等的直线
D．距离很近的两个异名磁极之间及通电螺线管内部靠近中间部分的磁场，都可视
为匀强磁场
CD
思考：磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。S1和S2两处磁感线的疏密不同，
这种不同是如何体现的呢？
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
磁通量
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的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通
②磁感线与平面垂直
1. 定义：
2. 公式：
Φ＝BS
3. 适用条件：
①匀强磁场
韦伯(Wb)
1Wb =
单位：
1T·m2
磁通量
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的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通
②磁感线与平面垂直
1. 定义：
2. 公式：
Φ＝BS
3. 适用条件：
①匀强磁场
4. 有效面积：
Φ＝B Scosθ
★磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数
韦伯(Wb)
（标量）
1Wb =
单位：
1T·m2
思考1：当磁场与平面的不垂直时，求该平面的磁通量？
即面积S在垂直于磁感线方向的投影，称为有效面积
面积S在垂直于磁感线方向的投影
思考2：当有方向相反的两簇条数相同的磁感线穿过某一
面积时，该面积上的磁通量为多少？
（
θ
零
（可见S有方向）
磁通量
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的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通
②磁感线与平面垂直
1. 定义：
2. 公式：
Φ＝BS
3. 适用条件：
①匀强磁场
4. 有效面积：
★磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数
韦伯(Wb)
（标量）
1Wb =
单位：
1T·m2
面积S在垂直于磁感线方向的投影
θ
Φ最大
Φ较小
Φ = 0
思考3：比较下列磁通量的大小。
B
B
B
磁通量
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的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通
②磁感线与平面垂直
1. 定义：
2. 公式：
Φ＝BS
3. 适用条件：
①匀强磁场
4. 有效面积：
★磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数
韦伯(Wb)
（标量）
1Wb =
单位：
1T·m2
面积S在垂直于磁感线方向的投影
例1. 关于磁通量的概念，下列说法正确的是( )
A. 磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量
B. 在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过
b线圈的大
C. 磁通量大，磁感应强度不一定大
D. 把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M
处的磁感应强度一定比N处大
C
磁通量
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的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通
②磁感线与平面垂直
1. 定义：
2. 公式：
Φ＝BS
3. 适用条件：
①匀强磁场
4. 有效面积：
★磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数
韦伯(Wb)
（标量）
1Wb =
单位：
1T·m2
面积S在垂直于磁感线方向的投影
例2. 如图所示，一矩形线框，从abcd位置运动到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是（线框平行于纸面移动）( )
A．一直增加 B．一直减少
C．先增加后减少 D．先增加后减少到零，之后又增加再减少
D
对磁通量变化的理解
磁通量的变化量：
①磁感应强度B不变，有效面积S变化
例1. 如图所示，金属三角形框架MON与导体棒DE构成回路，处在匀强磁场中，且与磁场垂直。若B=0.1T，则导体棒DE从O点出发，向右以1m/s的速度匀速运动4s时，回路中磁通量的变化量为多少？
②磁感应强度B变化，有效面积S不变
例2. 如图所示，若令S=8m2保持不变，而B从0.1T变为0.8T，则穿过回路的磁通量的变化量为多少？
③磁感应强度B和有效面积S同时发生变化
例3. 在图中，若回路面积从S0=8m2变到St=18m2，同时磁感应强度B从，B0=0.1T变到Bt=0.8T，则回路中的磁通量的变化量为多少？
ΔΦ = Φt - Φ0
（末、初状态穿过某个平面磁通量的差值）
= 0.8Wb
ΔΦ = Φt - Φ0
= B·ΔS
= 5.6Wb
ΔΦ = Φt - Φ0
= ΔB·S
特别注意当磁感应强度和有效面积同时发生变化时，不能用ΔΦ = ΔB·ΔS计算！
方法一： ΔΦ = Φt - Φ0
= ΔB·ΔS
= 7Wb
= BtSt - B0S0
方法二： ΔΦ = Φt - Φ0
= 13.6Wb
×
磁感应强度B 电场强度E
物理意义
定义式
大小
方向
场的 叠加
单位
磁感应强度与电场强度的比较
描述电场力的性质的物理量
由磁场决定与检验电流无关
由电场决定与检验电荷无关
磁感线切线方向或
小磁针N极受力方向
电场线切线方向或
放入该点正电荷受力方向
合磁感应强度等于
各磁场的磁感应强度的矢量和
合电场强度等于
各电场的场强的矢量和
1T = 1N/(A m)
1N/C = 1V/m
描述磁场力的性质的物理量
同学们，下课！