《学霸笔记 同步精讲》第三章 2.磁感应强度　磁通量（课件）高中物理教科版必修三

(共45张PPT)
2.磁感应强度　磁通量
第三章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.理解磁感应强度的概念,知道磁感应强度是描述磁场的强弱和方向的物理量。
2.理解磁感应强度的定义,知道其方向、大小、定义式和单位。
3.知道磁通量和磁通量变化量的含义,会求磁通量的变化。
1.通过对磁感应强度、磁通量的理解形成物理观念。
2.会用磁感应强度的定义式进行有关计算,形成科学思维。
3.通过类比法、控制变量法等寻找描述磁场强弱和方向的物理量,形成科学探究。
自主预习 新知导学
一、磁感应强度
1.磁感应强度的方向
(1)磁感应强度。
描述磁场的强弱和方向的物理量,用符号“B”表示。
(2)磁感应强度的方向。
小磁针N极的受力方向规定为该点的磁感应强度的方向,即磁场的方向。
2.磁感应强度的大小
(1)定义:在导线与磁场方向垂直的情况下,导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L乘积的比值叫作磁感应强度。
(2)定义式:B= 。
(3)单位:在国际单位制中的单位是特斯拉,简称特,符号是T。1 T=1 。
3.磁感应强度的大小与放入磁场的导线中电流的大小和导线的长度是否有关 这种定义物理量的方法与前面哪个物理量的定义方法相同
提示:无关,与电场强度的定义方法相同,都用到了比值定义法。
二、磁通量
1.定义:磁感应强度B与垂直于磁感线方向的面积S的乘积,作为穿过这个平面的磁通量,简称磁通,用Φ表示。
2.公式:Φ= BS 。
3.单位:在国际单位制中为韦伯,简称韦,符号是Wb,1 Wb=1 T· m2。
4.你感觉磁通量应该是标量还是矢量
提示:标量。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)磁感应强度是矢量,磁感应强度的方向就是磁场的方向。(　　)
(2)磁感应强度的方向与小磁针N极的受力方向相同。(　　)
(3)通电导线在磁场中受到的磁场力为零,则说明该处的磁感应强度为零。(　　)
(4)磁感应强度的大小与电流成反比,与其受到的磁场力成正比。(　　)
(5)磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量越大。(　　)
(6)穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零。(　　)
√
√
×
×
×
√
2.在匀强磁场中,一导线垂直于磁场方向放置,导线长度为0.1 m,导线中电流为5 A,若导线受力为0.28 N,则磁感应强度大小为　　　　 T。
答案:0.56
3.在磁场中某点放入一个小磁针,轻轻拨动小磁针使其转动,某时刻小磁针N极的指向就是该处的磁场方向吗
提示:不一定是。只有当小磁针静止时,其N极的指向才是该处的磁场方向。若小磁针转动,某时刻的N极指向不一定与静止后的指向相同。
合作探究 释疑解惑
知识点一
对磁感应强度的理解
问题引领
在导线与磁场垂直的最简单情况下有关系式B= ,那么导线与磁场的夹角不一样时,磁感应强度就发生改变吗
提示:不改变。磁感应强度的大小是磁场固有的,B= 关系式是用来计算大小的。
归纳提升
1.磁感应强度的定义式:B=
(1)公式成立条件:通电导线必须垂直于磁场方向放置,不垂直则公式不成立。
(2)决定磁感应强度的因素:仅由磁场本身决定,与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。
(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场,这时L应很短,IL称为“电流元”,相当于静电场中的“检验电荷”。
2.方向:磁感应强度B是一个矢量,某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。它的方向可以有以下几种表述方式:
(1)小磁针静止时N极所指的方向,或小磁针静止时S极所指的反方向。
(2)小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止),或S极受力的反方向。
(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向(磁感线上该点的切线方向)。
3.大小:磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的,与通过导线的电流大小、导线的长短无关。即使不放入载流导线,磁感应强度也照样存在,故不能说“B与F成正比”或“B与IL成反比”。
典型例题
【例题1】 有一小段通电直导线,长为1 cm,通过的电流为5 A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1 N,则该点的磁感应强度(　　)
A.B=2 T
B.B≤2 T
C.B≥2 T
D.以上情况都有可能
答案:C
解析:磁感应强度定义式中的电流是垂直于磁场方向的。如果通电导线是垂直于磁场方向放置的,此时所受磁场力最大,F=0.1 N,则该点的磁感应强度为B= T=2 T。如果通电导线不是垂直于磁场方向放置的,则受到的磁场力小于垂直于磁场方向放置时受到的磁场力,通电直导线不垂直于磁场方向放置时受到的磁场力为0.1 N,由定义式可知,磁感应强度B将大于2 T,故选项C正确。
磁感应强度B= 是反映磁场力的性质的物理量,是采用比值的方法来定义的,该公式是定义式而不是决定式;磁场中各处的B值是确定的,与放入该点的检验电流的大小、方向等无关。实验表明:磁场力方向是与磁场方向垂直的,在这一点上磁场与电场是不一样的。
【变式训练1】 关于磁感应强度的方向,下列说法错误的是(　　)
A.小磁针静止时S极所指的方向
B.小磁针静止时N极所指的方向
C.小磁针N极的受力方向
D.同磁场方向一致
答案:A
解析:利用小磁针确定空间磁感应强度的方向,小磁针静止时N极所指的方向是磁感应强度的方向,小磁针N极受力的方向是磁感应强度的方向,磁场的方向就是磁感应强度的方向,故A错误,B、C、D正确。
知识点二
磁感应强度与电场强度的比较
问题引领
在定义电场强度时,我们用检验电荷所受的电场力与检验电荷的电荷量的比值来定义,定义磁感应强度时我们是否也是利用电流元受到的磁场力与电流元的比值来定义 有限制条件吗
提示:不是,只有电流元垂直放入磁场时,才可以用磁场力与电流元的比值来定义此处磁感应强度的大小。
归纳提升
1.电场和磁场中物体的受力情况
(1)在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷,该电荷受到的电场力是唯一确定的。
(2)在磁场中某一确定的位置放入一段导线,该导线受到的磁场力还与导线放置的方向及电流方向有关。
2.电场强度和磁感应强度的区别与联系
项目 磁感应强度B 电场强度E
物理意义 描述磁场力的性质的物理量 描述电场力的性质的物理量
定义式 通电导线与磁场垂直时:B= E=
决定因素 由磁场决定,与F、I、L无关 由电场决定,与F、q无关
方向 矢量,方向是小磁针N极的受力方向 矢量,方向是放入该点的正电荷的受力方向
叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和 合电场强度等于各个电场的电场强度的矢量和
电荷在电场中一定受电场力,但电流在磁场中不一定受磁场力。
典型例题
【例题2】 (多选)下列说法正确的是(　　)
A.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零
B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零
C.电场强度是表征电场中某点电场的强弱,是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值
D.磁感应强度是表征磁场中某点磁场的强弱,是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值
答案:AC
解析:电场和磁场有一个明显的区别,电场对放入其中的电荷有力的作用,磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行,因此A对,B错;同理根据电场强度的定义式E= 可知C对;而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明,即B= 中I和B的方向必须垂直,故D错。
【例题3】 如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零,如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为(　　)
答案:C
解析:如图甲所示,P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等,设为B1,由几何关系可知,B1= B0。如果让P中的电流反向、其他条件不变,如图乙所示,由几何关系可知,a点处磁感应强度的大小B= B0,故选项C正确,A、B、D错误。
只要是矢量,如力、速度、电场强度、磁感应强度等,都可以借助平行四边形定则进行合成和分解。
答案:AC
解析:设L1在a、b点产生的磁感应强度分别为B1a、B1b,L2在a、b点产生的磁感应强度分别为B2a、B2b,根据安培定则可知,B1a=B1b,方向均垂直于纸面向里;B2a=B2b,B2a方向垂直于纸面向里,B2b方向垂直于纸面向外。根据题意,
知识点三
磁通量
问题引领
(1)如图,平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S'。若有n条磁感线通过S',则通过面积S的磁感线有多少条
(2)若磁场增强,即B增大,通过面积S的磁感线条数是否增多
提示:(1)n条　(2)B增大时,通过面积S的磁感线条数增多。
归纳提升
1.磁通量的计算
(1)公式:Φ=BS。
适用条件:①匀强磁场;②磁感线与平面垂直。
(2)若磁感线与平面不垂直,则Φ=BScos θ。其中Scos θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积,如图所示。
(3)若磁场的区域小于线圈的区域,计算磁通量时利用有效面积(磁场的面积)来计算,如图所示。
2.磁通量的正负:磁通量是标量,但有正负,若磁感线从某一面上穿入时,磁通量为正值,磁感线从此面穿出时则为负值。
3.磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示。若有磁感线沿相反方向穿过同一平面,则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)。
典型例题
【例题4】 如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过线框平面的磁通量为多少 若使框架绕OO'轴转过60°角,则穿过线框平面的磁通量为多少 若从初始位置转过90°角,则穿过线框平面的磁通量为多少 若从初始位置转过180°角,则穿过线框平面的磁通量变化了多少
答案:BS　 BS　0　2BS
解析:在题图所示位置时,磁感线与线框平面垂直,Φ1=BS。当线框绕OO'轴转过60°时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图,如图所示。
Φ'=BS⊥=BScos 60°= BS
转过90°时,线框由与磁感线垂直变为与磁感线平行,
Φ=0
线框转过180°时,磁感线仍然垂直穿过线框,只不过
穿过的方向改变了。
因而Φ1=BS,Φ2=-BS,ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BS
即磁通量变化了2BS。
磁通量虽然为标量,但具有方向性,穿过平面时的方向发生变化,相当于正负发生改变。
【变式训练3】 如图所示,在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环,设通过线圈A、B的磁通量为ΦA、ΦB,则(　　)
A.ΦA=ΦB B.ΦA<ΦB
C.ΦA>ΦB D.无法判断
答案:B
解析:在条形磁铁的周围,磁感线是从N极出发,经外空间磁场由S极进入磁铁内部。在磁铁内部的磁感线从S极指向N极。又因磁感线是闭合的平滑曲线,所以条形磁铁内外磁感线条数一样多。从下向上即从磁铁内部穿过A、B环的磁感线条数一样多,而从上向下即从磁铁外部穿过A环的磁感线条数多于B环,则从下向上穿过A环的净磁感线条数小于B环,所以通过B环的磁通量大于通过A环的磁通量。
课堂小结
随堂练习
1.(磁感应强度的理解)关于磁感应强度,下列说法正确的是(　　)
A.由B= 可知,B与F成正比,与IL成反比
B.通电导线放在磁场中某点,该点就有磁感应强度,如果将通电导线拿走,该点的磁感应强度就变为零
C.通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场,通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B=0)
D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定
答案:D
解析:磁感应强度B= 只是一个定义式,而不是决定式;磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的,与放不放通电导线无关;当通电导线与磁场方向平行时受磁场力为零,但不能说明B=0。故选D。
2.(磁感应强度与电场强度的区别)下列说法正确的是(　　)
A.根据公式B= 可得,磁场中某点的磁感应强度B跟F、I、L都有关
B.电流在磁场中某点不受磁场力作用,则该点的磁感应强度一定为零
C.由E= 可知,电场中某点的电场强度与该点检验电荷所受的电场力成正比
D.由E= 可知,场中某点电荷所受的电场力大小与该点电场强度的大小成正比
答案:D
解析:公式B= 是磁感应强度的定义式,磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定,与通电导线长度L和电流I以及磁场力F无关,故A错误。电流在磁场中某点不受磁场力作用,可能是电流方向与磁场方向平行,故该点的磁感应强度不一定为零,故B错误。公式E= 为电场强度的定义式,电场中某点的电场强度与该点检验电荷所受的电场力无关,故C错误。由E= 可知,F=qE,电场中某点电荷所受的电场力大小与该点电场强度的大小成正比,故D正确。
3. (磁通量)(2023秋·四川宜宾翠屏校级期末)如图所示,矩形线框平面与匀强磁场方向垂直,此时线框的磁通量为Φ,若磁场方向改为与线框平面平行,则线框的磁通量(　　)
A.仍为Φ　　　　　　　　　B.变为0
C.变为原来的2倍 D.变为原来的一半
答案:B
解析:当磁场方向平行于线框平面时,穿过线圈的磁感线条数为0,所以线框的磁通量为0,故B正确。
4. (磁感应强度的叠加)(2023秋·四川南充期末)如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三个点,O为半圆弧的圆心,∠MOP=90°。在M、N、P处各有一条长直导线垂直于纸面,M、N、P导线中通有大小相等的恒定电流,其中M、P中的电流向里,N中的电流向外,这时O点的磁感应强度大小为B0。现取走M处的长直导线,则O点的磁感应强度大小为(　　)
答案:D
解析:根据安培定则可知,M导线在O点产生的磁场方向竖直向下,P导线在O点产生的磁场方向水平向右,N导线在O点产生的磁场方向为竖直向下,M、N、P三导线到O点的距离相等,且电流大小相等,所以三导线在O点的磁感应强度大小相等,设为B1,由磁感应强度的叠加可知,三导线在O点的合磁感