新教材物理必修第三册 13.2 磁感应强度 磁通量 课件（33张ppt）

第2节 磁感应强度 磁通量
1.通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。
2.进一步体会通过比值定义物理量的方法。
3.知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位。
4.知道磁通量。
学习目标
新课导入
电磁铁能吸引起成吨的钢铁
实验室中的小磁铁却只能吸起几枚铁钉。
说明磁性有强弱之分，磁性强作用力大，磁性弱作用力小。
类比新知
1、电场的基本特性是什么？
对放入其中的电荷有电场力的作用
2、磁场的基本特性是什么？
对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用
一、磁感应强度
电场
电场强度
磁场
磁感应强度
磁场强度由于历史原因已经被人用了。
为描述磁场强弱的物理量，用符号“B”表示。
为描述电场强弱的物理量，用符号“E”表示。
如何描述磁感应强度的大小和方向？
场源电荷
试探电荷
F
是否类似电场的研究方法，分析磁体或电流在磁场中所受的力，找出表示磁感应强度的大小和方向？
人们很容易想到，把一枚可以转动的小磁针作为检验用的磁体放在磁场中的某一点，观察它的受力情况，由此来描述磁场。
二、磁感应强度的方向
物理学中把小磁针在磁场中静止时 N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向。
像电场一样测量正（负）试探电荷受力大小，来确定E的大小。
1、能否用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
场源电荷
试探电荷
不能。因为 N 极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力为零，因而不能用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小。
断裂处形成新的N、S极
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？
转换研究对象
电流元：很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL。（也可以叫点电流）
2、这个世界上困难总是有的，但是并不缺乏克服困难的人。磁场不仅对磁体有作用力，还对谁有作用力？
三、磁感应强度的大小
①理想模型
②不存在孤立的电流元
③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场
电流元：很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL。（也可以叫点电流）
测多算少
演 示
有电流通过时导线将摆动一个角度，通过摆动角度的大小可以比较导线受力的大小。分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的长度。电流由外部电路控制。
如图三块相同的蹄形磁铁并列放在桌上，可以认为磁极间的磁场是均匀的将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁感应强度的方向(由下上)
垂直。
先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小;然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。观察这两个因素对导线受力的影响。
探究影响通电导线受力的因素
与磁场的夹角
电流大小I
磁场中通电导线长度L
磁场
（相同的磁场）
（通电导线与磁场方向垂直）
控制变
量法
影响通电导线磁场力的因素
现象：导线越长，导线的偏角 。
结论：导线越长，导线所受的磁场力 。
2、保持导线中的电流不变，探究磁场力与导线长度的关系。
1、保持通电导线的长度不变，探究磁场力与电流的关系。
现象：电流越大，导线的偏角 。
结论：电流越大，导线所受的磁场力 。
越大
越大
越大
越大
2、不同磁场中，B 一般不同。
1、式中B 是比例系数，它与导线长度和电流大小都没有关系。
实验结论:通电指导线在磁场中受力大小为
F = BIL
B是反映磁场性质的物理量，是由磁场自身决定的，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关。（客观存在）
有人根据 提出:一个磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度和导线长度乘积IL成反比。这种说法有什么问题？
解：
1、B是反映磁场性质的物理量，是由磁场自身决定的，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关。（客观存在）
定义式，不成比例关系。
2、
S
磁场的某一区域里，磁感应强度B的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。
N
?距离很近两异名磁极间的磁场是匀强磁场(除边缘)
?通电的长直螺线管内部（边缘部分除外）的磁场
I
?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
四 匀强磁场
描述磁感线的疏密程度和磁感应强度的物理量
2.单位： Wb（韦伯）
五、磁通量
1.定义：在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，则磁场的磁感应强度B与平面的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量Φ
B1
S1
B2
S2
3、 磁通量是标量，但是有正负。
规定磁感线从A面穿过到B面为正磁通量，则从B穿过到A为即负磁通量。
正负不表大小，只表示磁感线从正面穿进还是从负面穿进
4、物理意义：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
5．磁通密度：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：
磁感应强度数值上等于垂直穿过单位面积的磁通量
表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密。
）θ
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。
S〞
S
S′
（
（
同一平面，从与磁场垂直方向转过θ角，磁通量变为？
B
S
θ
S
B
S
S′
转过90°，平面与磁场平行，穿过的磁通量为？
为零
转过180°，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为？
磁感应强度不变，面积不变，平面与磁感线夹角改变
B
S
思考：当平面在磁场中转过180°角，磁通量的变化为多少？
θ1
θ2
面积不变，磁感应强度改变
题1 长10 c的通电直导线，垂直磁场方向放入磁场中，通过1 A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间（匀强磁场）中某处受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度（　　）
A.小于或等于4 T 　　　B.大于或等于4 T
C.等于4 T 　　　D.方向与其所受的磁场力方向一致
常考题型
题组一　磁感应强度的大小、方向
C
【解析】　由安培力的公式有F=BIL，则磁场的磁感应强度 ，方向与所受的磁场力方向垂直。
题2［2019·山东潍坊一中模拟］如图所示为某条形磁铁磁场的部分磁感线。则下列说法正确的是（　　）
A.该磁场是匀强磁场
B.a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小
C.a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大
D.a、b两点的磁场方向相反
C
题3下列关于磁感应强度大小的说法正确的是 （　　）
A.通电导线受磁场力大的地方，磁感应强度一定大
B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
D
题4有一小段通电导线，长为10 cm，通过它的电流为5 A，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为100 N，则该处的磁感应强度B一定是（　　）
A.B=200 T　 B.B≤200 T 　
C.B≥200 T 　 D.以上几种情况都有可能
C
题5［2019·福建龙岩二中高二检测］关于磁感应强度B，下列说法中正确的是（　　）
A.根据磁感应强度定义式 ，某点的磁感应强度B与磁场力F成正比，与I成反比
B.磁感应强度B是标量，没有方向，磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些
C.磁感应强度B是矢量，方向与磁场力F的方向相反
D.在确定的磁场中，某点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同
D
题6［2019·济南外国语学校高二检测］金属滑杆ab连着一弹簧，水平地放置在两根互相平行的光滑金属导轨cd、ef上，如图所示，cd与ef有匀强磁场，磁场方向如图所示，合上开关S，弹簧压缩了2 cm，测得电路中电流为5 A，已知弹簧的劲度系数为20 N/m，ab长为L=0.1 m。求匀强磁场的磁感应强度的大小是多少。
题组二　磁通量的大小
题7［2019·山西太原高二期末］如图，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，O1、O2分别为ad、bc的中点，下列判断正确的是（　　）
A.此时穿过线圈abcd的磁通量为2BL2
B.线圈绕ab边向纸外旋转60°角时，穿过线圈的磁通量为BL2
C.线圈绕cd边向纸外旋转60°角时，穿过线圈的磁通量为BL2
D.在线圈绕bc边向纸外旋转60°角的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为BL2
【解析】A错：只有一半的线圈在磁场中，所以磁通量Φ1=B·L·L=BL2。
B对：当线圈以ab边为轴从图示位置向纸外转过60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为S=L·2Lcos 60°=L2，磁通量Φ2=BL2。
C错：线圈以cd边为轴向纸外转过60°时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为0，磁通量Φ3=0。
D错：线圈以bc边为轴向纸外转过60°时，线圈在磁场中的部分在垂直于磁场方向投影的面积S′=L·Lcos 60°=0.5L2，磁通量Φ4=0.5BL2，所以穿过线框的磁通量变化量是0.5BL2。
B
题8有一矩形线圈，面积为S，匝数为n，将它置于匀强磁场中，且使线圈平面与磁感线方向垂直，设穿过该线圈的磁通量为Φ，则该匀强磁场的磁感应强度大小为 （　　）
C
B
A
谢谢！