2 磁感应强度
[学习目标] 1.认识磁感应强度的概念及物理意义。2.理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位。(重点)3.进一步体会如何通过比值定义法定义物理量。(难点)
一、磁感应强度
1．物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量。
2．方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向。
二、磁感应强度的大小
1．电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度的乘积。
2．控制变量法探究影响通电导线受力的因素
如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的。
(1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。
(2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小。
(3)实验结论：直导线与磁场垂直时，它受力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。
3．磁感应强度的大小
在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线，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。
4．公式：B＝
5．单位：国际单位是特斯拉，简称特，国际符号是T，1 T＝1。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向。 (×)
(2)电流为I，长度为L的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F＝ILB。 (×)
(3)磁场中某处的磁感应强度大小与有无小磁针无关，与有无通电导线也无关。 (√)
(4)公式B＝说明B与F成正比，与IL成反比。 (×)
2．下列关于磁场中某点磁感应强度的方向的说法不正确的是( )
A．该点的磁场的方向
B．该点小磁针静止时N极所指方向
C．该点小磁针N极的受力方向
D．该点小磁针S极的受力方向
D [磁场方向为小磁针N极受力方向，或者说小磁针静止时N极所指方向，同时磁感应强度方向就是磁场的方向。]
3．下列说法中正确的是( )
A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B＝
B．通电导线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．磁感应强度B＝只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
C [根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未注明导线放置的方向，所以是错误的。通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，所以B选项也是错误的。在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(含大小和方向)都是唯一确定的，与放入的检验通电导线无关，选项C正确。磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误。]
对磁感应强度的理解
1.公式B＝是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、L均无关。
2．在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线所受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关。导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同。通电导线受磁场力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零。
3．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则。
(1)通电导线所受磁场力的方向不是磁场磁感应强度的方向。
(2)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”。
【例1】 (多选)把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是( )
A B C D
BC [磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或IL的变化而变化，故B正确，D错误；当导线垂直于磁场放置时，有B＝，即F＝ILB。所以B不变的情况下F与IL成正比，故A错误，C正确。]
正确理解比值定义法
(1)定义B＝是比值定义法，这种定义物理量的方法实质就是一种测量方法，被测量点的磁感应强度与测量方法无关。
(2)定义a＝、E＝也是比值定义法，被测量的物理量也与测量方法无关，不是由定义式中的两个物理量决定的。
1．关于磁感应强度的定义式B＝，下列说法正确的是( )
A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于
B．磁感应强度的大小与IL成反比，与F成正比
C．磁感应强度就是电流元IL所受的磁场力F与IL的比值
D．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与检验电流元无关
D [若电流元IL不是垂直放置在磁场中时所受的磁场力为F，则磁感应强度B不等于，A错误；磁感应强度与电流元受到的力的大小无关，与电流元也无关，故B、C错误，D正确。]
磁感应强度B与电场强度E的比较
电场强度E
磁感应强度B
定义的
依据
①电场对电荷q有作用力F
②对电场中任一点，F∝q，＝恒量(由电场决定)
③对不同点，一般来说恒量的值不同
④比值可表示电场的强弱
①磁场对直线电流I有作用力F
②对磁场中任一点，F与磁场方向、电流方向有关，只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时，F∝IL，＝恒量(由磁场决定)
③对不同点，一般来说恒量的值不同
④比值可表示磁场的强弱
定义式
E＝
B＝
物理意义
描述电场的强弱和方向
表征磁场的强弱和方向
方向
该点正电荷的受力方向
小磁针N极的受力方向
场的叠加
遵循矢量的平行四边形定则
遵循矢量的平行四边形定则
单位
1 N/C＝1 V/m
1 T＝1 N/(A·m)
【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中，不正确的是( )
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时N极所指的方向相同
思路点拨：
A [电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向，磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向。故只有A项错误。]
2．(多选)关于试探电荷和电流元，下列说法正确的是( )
A．试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小
B．电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小
C．试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反
D．电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反
AC [电荷在电场中一定受电场力的作用，且E＝，A正确；正电荷所受电场力的方向与电场方向相同，负电荷所受电场力的方向与电场方向相反，C正确；电流元在磁场中与磁场方向垂直放置时，一定受磁场力的作用，并且B＝，平行时不受磁场力，B错误；磁感应强度的方向不是根据电流元的受力方向规定的，D错误。]
课 堂 小 结
知 识 脉 络
1.磁感应强度的定义及理解。
2.磁感应强度的大小及方向的判定。
3.磁感应强度与电场强度的比较。
1．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是( )
A. B.
C. D.
A [当导线与磁场方向垂直时，由公式B＝知，磁感应强度B的单位由F、I、L的单位决定。在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，符号是T，则1 T＝1。]
2．磁场中任一点的磁场方向，是指小磁针在磁场中( )
A．受磁场力的方向
B．北极所受磁场力的方向
C．南极所受磁场力的方向
D．北极所指的方向
B [磁场中某一点的磁场方向规定为小磁针N极的受力方向，或小磁针静止时N极所指的方向，与S极受力方向相反，故B对，A、C、D错。]
3．关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是( )
A．在B＝0的地方，F一定等于零
B．在F＝0的地方，B一定等于零
C．若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 N
D．若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T
A [应用公式B＝或F＝IBL时要注意导线必须垂直于磁场方向放置。故B、C、D选项错。应选A。]
课件34张PPT。第三章 磁场2 磁感应强度N极强弱方向磁场导线长度电流I正比电流大小摆动角度导线长度正比垂直磁感应强度特斯拉× × × √ 对磁感应强度的理解 磁感应强度B与电场强度E的比较 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十九)
(时间：15分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．(多选)关于磁感应强度的大小，下列说法正确的是( )
A．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大
B．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关
C．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度一定大
D．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度不一定大，与放置方向有关
AD [磁极在磁场中的受力跟放置方向无关，电流在磁场中的受力与放置方向有关。]
2．在电流产生的磁场中，某点的磁感应强度的大小决定于( )
A．该点在磁场中的位置
B．该点处的电流大小和方向
C．产生磁场的电流
D．产生磁场的电流和该点在磁场中的位置
D [某点的磁感应强度的大小除了和磁场本身有关外，还和该点在磁场中所在的位置有关。]
3．如图所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线成θ＝30°角；导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，下列方法不正确的是( )
A．增大电流I
B．增加直导线的长度
C．使导线在纸面内顺时针转过30°
D．使导线在纸面内逆时针转过60°
C [由磁场力公式F＝ILB(L指与磁场方向垂直的有效长度)可知，导线与磁场方向垂直时磁场力最大。]
4．把长度为L、电流为I都相同的一小段电流元放入某磁场中的A、B两点，电流元在A点受到的磁场力较大，则( )
A．A点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度
B．A、B两点磁感应强度可能相等
C．A、B两点磁感应强度一定不相等
D．A点磁感应强度一定小于B点磁感应强度
B [由于电流元方向和磁场方向关系不确定，所以无法比较A、B两点的磁感应强度，故B正确。]
5．(多选)如图所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时两者在纸面内平行放置。当导线中通过如图所示的电流I时，发现小磁针的N极向里，S极向外，停留在与纸面垂直的位置上，这一现象说明( )
A．小磁针感知到了电流的磁场
B．小磁针处的磁场方向垂直纸面向里
C．小磁针处的磁场方向垂直纸面向外
D．把小磁针移走，该处就没有磁场了
AB [小磁针可以检验磁场的存在，当导线中通入电流时，在导线的周围就产生了磁场，在小磁针处的磁场方向为N极的受力方向，即垂直纸面向里，选项A、B正确，C错误；电流的磁场是客观存在的特殊物质，不会随小磁针的移走而消失，只要导线中有电流存在，磁场就会存在，选项D错误。]
6．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm、通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上。现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为( )
A．零
B．10 T，方向竖直向上
C．0.1 T，方向竖直向下
D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向
D [导体受到的是最大磁场力F＝1.0 N，可判知导体与磁场方向垂直，由B＝解得B＝10 T。 由于磁场力的方向是竖直向上的，故可判定磁场的方向一定不会竖直向上，因为二者是互相垂直的关系，方向可有多种情况。撤走导线后，P处的磁感应强度不变，仍为10 T。故正确答案为D。]
二、非选择题(共14分)
7．如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，请你算出通电螺线管中的磁感应强度B。
已知：CD段导线长度：4×10－2 m
天平平衡时钩码重力：4×10－5 N
通过导线的电流：0.5 A
[解析] 由题意知，I＝0.5 A，G＝4×10－5 N，L＝4×10－2 m。
电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即F＝G。
由磁感应强度的定义式B＝得：
B＝＝ T＝2.0×10－3 T。
所以通电螺线管中的磁感应强度为2.0×10－3 T。
[答案] 2.0×10－3 T
