物理人教版（2019）必修第三册13.2磁感应强度 磁通量（共29张ppt）

(共29张PPT)
第2节 磁感应强度 磁通量
电磁感应与电磁波初步
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，而小磁体却只能吸起几枚铁钉。
磁场有强弱之分，如何定量地描述磁场的强弱呢？
新课引入
场源电荷
试探电荷
F
电场的基本性质是什么？
如何描述电场的强弱和方向？
类比电场
如何描述磁场的强弱和方向呢
思考
？
思考：我们是否能用类似电场的方法来研究磁场的强弱和方向呢？
物理学中规定：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
磁场的基本性质是什么？
磁场的强弱和方向
（历史上磁场强度已经用来表示另一个物理量）
思考1：能否用测量N极受力的大小来确定磁场的强弱？
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场的强弱。
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？
通电导体
探究磁场的强弱和方向
磁感应强度的大小
通电导线
在物理学中，把很短的一段通电导线中的与导线长度 l 的乘积 Il 叫作电流元。
通过实验来探究通电导线受力与哪些因素有关？
注意：孤立的电流元是不存在的！！
磁感应强度的大小
实验中的变量
磁场（磁场不变）
导线长度
导线在磁场中的放置方式（通电导线与磁场方向垂直）
导线中的电流
控制变量法
实 验
结论：长度相同时，电流越大， 导线受磁场力越大
结论：电流相同时，长度越长， 通电导线受力越大。
观察与思考
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
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。
实验结论
（1）同一磁场中，比值 F/IL 为恒量；
（2）不同磁场中，比值F/IL一般不同;
（3）比值F/IL与放入的通电导线无关，反映了磁场本身的特性（力的性质），为了反映这一特性我们引入物理量磁感应强度B．
思考：将F∝IL写成等式是什么样的？
F=BIL
思考与讨论
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：
矢量，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
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。
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。
d
b
a
说明
表　一些磁场的磁感应强度
人体器官内的磁场 10-13～10-9 T
地磁场在地面附近的平均值 5×10-5 T
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 T
电动机或变压器铁芯中的磁场 0.8～1.7 T
核磁共振的磁场 3T
中子星表面的磁场 106～108 T
原子核表面的磁场 约1012 T
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:
相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
通电螺线管内部的磁场
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
匀强磁场磁感线
磁感应强度B 电场强度E
物理意义 描述磁场 的物理量 描述电场 的物理量
定义式
大小 由 决定与通电导线____ 由 决定与试探电荷____
方向 磁感线 或小磁针静止时 受力方向 电场线 或放入该点 受力方向
力的性质
力的性质
磁场
无关
电场
无关
切线方向
N极
切线方向
正电荷
电场强度E与磁感应强度B的对比
场的叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的_______ 合电场强度等于各电场的场强的_______
单位 1 T＝1 N/(A·m) 1 N/C＝1 V/m
矢量和
矢量和
1.下列有关磁感应强度的说法，正确的是
A.磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量
B.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强
度一定为零
C.若有一小段长为L、通过电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场
力为F，则该处磁感应强度的大小一定是B＝
D.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
√
练习
若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则可能是电流的方向与磁场的方向平行，该点的磁感应强度不一定为零；
一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，但是不确定导线的放置方式，只有导线和磁场垂直时，磁感应强度的大小一定是B＝ ；
磁感应强度B＝ 的是采用比值法定义的，被定义的物理量B与公式中的物理量F、IL无关，B的大小由磁场本身决定.故选A.
在下图中，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？
如果在和处，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。
两个线圈的面积相同,但穿过它们的磁通量不同
观察与思考
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.
S为垂直于磁场方向上的面积
磁通量
B
S
B
S
4.单位：韦伯(Wb)，1 Wb＝1 T·m2.
5.磁通量是标量，但有正、负， 同一个面，当磁感线从正面穿入时，磁通量为正，则磁感线从背面穿入时，即为负.
磁通量
磁通量反映了穿过这个平面的磁感线条数。
S
B1
B2
当平面有相同方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之和；当平面有相反方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之差的绝对值。
S
B3
B1
磁通量的物理意义
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：
表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密。
磁感应强度数值上等于垂直穿过单位面积的磁通量。
当B垂直S时：
磁通密度
2.如图所示，框架abcd的面积为S，框架平面的初始位置与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则：
(1)穿过框架平面的磁通量为多少？
答案　见解析
框架平面的初始位置与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过框架平面的磁通量为：Φ1＝BS
练习
(2)若使框架绕OO′转过60°角，此时穿过框架平面的磁通量为多少？
答案　见解析
(3)若从初始位置绕OO′'转过90°角，此时穿过框架平面的磁通量为多少？
答案　见解析
框架从初始位置转过90°角，框架平面与磁场平行，穿过框架平面的磁通量为：Φ3＝0
(4)若从初始位置绕OO′转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化量大小是多少？
答案　见解析
若从初始位置转过180°角，磁感线仍与框架平面垂直，但方向变了，此时穿过框架平面的磁通量为：Φ4＝－BS
该过程磁通量的变化量ΔΦ＝Φ4－Φ1＝－2BS，即磁通量变化量的大小为2BS.
当平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
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
磁通量的计算
B
S
θ1
θ2
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末
初
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。
磁通量的变化
磁感应强度 磁通量
磁感应强度
磁通量
方向：小磁针静止时N极所指的方向
大小：=
定义：把和的乘积叫作穿过这个平面的磁通量（与垂直时）
Φ=BSsinα（与S的夹角为α）