物理人教版（2019）必修第三册13.2磁感应强度 磁通量（共20张ppt）

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磁感应强度 磁通量
人教版高中物理 必修3
第十三章 电磁感应与电磁波初步
在研究电场时，我们通过分析检验电荷在电场中的受力情况引入了电场强度这个物理量，用它来描述电场的强弱和方向。
那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？物理学中用磁感应强度描述磁场的强弱和方向。本节课我们将学习描述磁场强弱和方向的方法。
一、磁感应强度
1.磁感应强度的方向：小磁针N极(北极)的受力方向或小磁针静止时N极的指向，规定为该点的磁场方向，即磁感应强度的方向。
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，因为磁极不能单独存在，N极和S极总是同时存在，小磁针N极和S极受力一定程度上相互抵消，很难确定小磁针在磁场中的受力大小，所以无法根据小磁针受力情况来研究磁感应强度。
可以用很小的一段通电导体来检验磁场的强弱，这样既可以知道导线中电流的大小，又能测量导线的长度，从而可以进行定量的研究。
思考2：磁场不仅能对磁体有作用力，还对通电导体有作用力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱
相当于电场中的检验电荷
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。
可以采用控制变量法探究通电导线在磁场中受力的特点。
实验探究：控制变量法
（1）先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。
（2）然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。
结论：电流越大，通电导线受力越大
结论：长度越长，通电导线受力越大
实验探究：控制变量法
分析了很多实验事实后人们认识到，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，用公式表示就是F ＝ BIL, 在磁场中的同一位置， 是一个定值，与导线的长度和电流的大小都没有关系。在磁场中的不同位置， 一般不同，磁场强的区域 B 值大，磁场弱的区域，B值小。可见，B值是和磁场强弱有关的一个量，物理学中用它来表示磁场的强弱，叫作磁感应强度。
（2）表达式：
（3）单位：特斯拉，简称特，符号是 T，
3.磁感应强度
（1）定义：在导线与磁场垂直的情况下，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。
（比值法）
①电流元：“IL”，L尽量小，I 不能太大。
②“F ”必须是电流元垂直于磁场方向放置时受到的力。
③ 注意：磁感应强度由磁场本身决定，与无关。
磁感应强度的方向就是该点磁场的方向，即小磁针在该点静止时N极所指的方向。
注意：磁感应强度B不能叫作磁场强度，磁感应强度和磁场强度是两个不同的物理量，“磁场强度D”是仿照“点电荷式”提出的“磁荷式”，“磁荷”概念被安培否定，“磁场强度D”现主要用于描述磁化现象。
（4）磁感应强度是矢量
B
F
注意：磁感应强度的方向不是“电流元”受力的方向。
二、匀强磁场
2、常见的匀强磁场
（1）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。
1、匀强磁场: 磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同。
匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示。
（2）通电螺线管内部的磁场
（3）两个平行放置的通电线圈，其中间区域的磁场近似为匀强磁场。
这种装置在电子仪器中常常用到。
思考讨论：磁感线的疏密程度可以反映磁场的强弱，在图中，S1 和S2 两处磁感线的疏密不同，这种不同应该如何定量的描述呢？
S1
S2
B
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。
这种描述方法最早是由法拉第提出来的。法拉第把穿过某个面积的磁感线的条数叫作磁通量。
应该怎样对磁通量进行定量计算呢？
1、概念：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，取
一个与磁场方向垂直的面积为 S的平面， 则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。
S
B
一、磁通量
适用条件：①匀强磁场；
②平面S与磁感线垂直。
2、公式：
思考：若面积S和磁感线不垂直时，如何计算穿过S的磁通量？
S
S’
B
磁通量可以理解为穿过某个面积的磁感线的条数。如图可知，穿过面积S和 S’的磁感线条数是一样的，即穿过它们的磁通量相等。
所以穿过S的磁通量等于穿过S’的磁通量。S’叫作S的有效面积。
由几何关系得：
Φ ＝ BS′=BScosθ
θ
3、磁通量的计算式： Φ ＝ BScosθ （θ是S和投影面的夹角）
θ
最大
较小
=0
4、Φ是标量，但有正负
若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负。
（注意磁通量没有方向，正负表示的是磁感线的贯穿方向）
6、从 Φ ＝ BS 可以得出:
5、单位：韦伯，简称韦，符号是 Wb。
1Wb ＝1T·m 2
① 表示穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量，叫作磁通密度。
②磁感应强度又称为磁通密度。