高中物理选修3-1人教新课标3.2磁感应强度同步课件(51张PPT)

(共51张PPT)
磁感应强度
电场的基本性质是什么？
对放入其中的电荷有电场力的作用
磁场的基本性质是什么？
对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用
电场强度:试探电荷所受电场力跟电荷量的比值
正试探电荷的受力方向
如何描述电场的强弱和方向？
如何描述磁场的强弱和方向？
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,找出表示磁场强弱和方向的物理量?
复习类比
如何描述磁场的强弱和方向呢?
电场
电场力F
F/q表示电场的强弱
电荷q
磁场
磁场力F
磁场的强弱
电流
磁体
电场强度E
磁场强度
磁感应强度
描述磁场的强弱和方向
电场
正试探电荷的受力方向
磁场
磁体或电流的受力方向
小磁针N极的受力方向
一、磁感应强度的方向
物理学规定：
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
观察小磁针北极指向→归纳方向
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感应强度的大小
问题：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究?
问题：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?
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.
方法：用检验电流元来研究磁场强弱
思考：通电导线受到的磁场力与哪些因素有关?
导线长度、电流大小、磁场的不同、放置的位置（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）
（演示方向问题）
实验方案
二、磁感应强度的大小
理想模型
实验方法:控制变量法
磁场对电流的作用力也称为安培力
1、保持磁场和通电导线的长度不变，改变电流的大小。
2、保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。
实验方案设计
学生设计实验方案
结论：在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，导线所受的安培力就越大。
结论：在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，导线所受的安培力就越大。
现象：电流越大，导线的偏角越大。
探究实验
探究实验
逻辑推理
逻辑推理
F
L
F
I
F
IL
F
=
B·IL
精确的实验研究表明：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。
（2）不同磁场中，比值F/IL一般不同;
（1）同一磁场中
，比值F/IL为恒量；
F
IL
磁感应强度
1、定义：
3、单位：
4、方向：
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
在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特,国际符号是T
1T=1N/A·m
磁感应强度是矢量,
方向与该点磁场的方向一致
2、定义式：
特斯拉（Nikola
Tesla，1856~1943），美国电气工程师。他一生致力于交流电的研究，是让交流电进入实用领域的主要推动者。
人体器官内的磁场
地磁场在地面附近的平均值
我国研制的作为a磁谱仪核心部件的大型永磁体中心的磁场
电动机或变压器铁芯中的磁场
电视机偏转线圈内的磁场
约
实验室使用的最强磁场
瞬时
恒定
中子星表面的磁场
原子核表面的磁场
约
一些磁场的磁感应强度/T
3.你对电流元如何理解？
1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？
B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关
理解
4.磁感应强度是反映什么性质的物理量？
如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度.
2.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？
导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零
物理意义：B是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量，是矢量。
5.你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应强度）有何关系？
6.若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强
度B如何？
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
电场强度方向规定为正电荷受力方向；
磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向，
与电流受力方向垂直。
有人根据B=F/IL提出：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I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？
答：这种提法不对.因为实验证明，F和IL的乘积成正比，故比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，它反映了磁场本身的特性，不随F及IL的变化而变化.
思考
1、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（
）
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
例题
2、下列说法中错误的是（
）
A．磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值
B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场
C．一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大
D．因为B
=F/IL，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比
ABCD
3、一根导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是______；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_____。
0.1T
0.1T
4.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5
A，导线长1
cm，它受到的安培力为5×10-2
N，则这个位置的磁感应强度是多大？
5.接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5
A时，这一点的磁感应强度应是多大？该通电导线受到的安培力是多大？
注意：计算时要统一用国际单位制。
解答：
解答：磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导
线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2
T.
根据F=BIL得，F=2
×
5
×
0.01=0.1N
[教材自读]
一、磁感应强度的方向
1．小磁针：为了描述磁场而引入的检验用的小磁体．
2．方向规定：小磁针静止时
所指的方向，也即小磁
针在磁场中
的受力方向．
N极
N极
二、磁感应强度的大小
1．电流元：在物理学上把很短一段通电导线中的
与
的乘积IL叫做电流元．
2．匀强磁场：磁感应强度的
和方向都一样的磁场．
3．磁感应强度的定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电
导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的
，用B表示．
4．定义式：B＝
.
5．单位：特斯拉，简称特，符号T.
电流I
导线长度L
大小
比值
[思考讨论]
电流方向与磁场方向不垂直时，电流受力吗？为什
么在B＝
中要求导线与磁场方向垂直？
提示：只要电流方向不与磁场方向平行，电流就会受力，但两者夹角越小，力就越小，在定义B时，为了减少变量，突出主要因素，利用了“控制变量”的方法．
[基础自测]
1．下面单位相当于磁感应强度的是
(　　)
A．T/m2　　　　　　　　　
B．N/(A·m)
C．N/(C·m)
D．Wb
解析：由B＝
可知，1
T＝1
N/(A·m)，故磁感应强度的单位是N/(A·m)，B正确．
答案：B
2．有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是(　　)
A．B的方向就是小磁针N极所指的方向
B．B的方向与小磁针在磁场中N极受力方向一致
C．B的方向就是通电导线的受力方向
D．B的方向就是该处磁场的方向
解析：B的方向与小磁针N极受力方向或小磁针静止时N极所指的方向一致．故B、D正确，A、C错误．
答案：BD
3．把小磁针N极向东置于地磁场中，放手后小磁针将(从
上向下看)
(　　)
A．顺时针转
B．逆时针转
C．不动
D．无法判定
解析：地面上的地磁场的方向向北，小磁针N极向东置于地磁场中后要向北转动，从上向下看，小磁针逆时针方向转动，故B正确．
答案：B
4．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．电流元在该点处的受力情况
答案：AC
解析：某点的磁感应强度的大小除了和产生磁场的电流有关外，还和该点在磁场中的位置有关，故A、C正确，B、D错误．
5．磁场对放入其中的长为l、电流强度为I、方向与磁场
垂直的通电直导线有力的作用，可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B＝________，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有______________等．
答案：　
电场强度、密度
解析：由磁感应强度的定义可知，磁感应强度的大小B＝
，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有电场强度、密度等．
一、对磁感应强度的理解
1．磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时N极所指的方
向，也就是小磁针N极的受力方向，与S极受力方向相反．通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向．
2．磁感应强度的大小要根据电流元IL的受力来计算，我们
要求磁场中某一点磁感应强度的大小，应把电流元放入磁场中某一点，这要求电流元要足够的短，电流元相当于静电场中的“试探电荷”．
3．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．通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，这可能是电流方向与B的方向都在一条直线上的原因造成的．
4．磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、
I、L无关．
[特别关注]
(1)对于定义式B＝
能反映磁场的强弱，但不能理解为
B与F成正比，与IL成反比．此式也适用于非匀强磁场．
(2)B的单位可由F、I、L的单位共同决定．
二、磁感应强度与电场强度比较
磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量，而电场强度E是描述电场的力的性质的物理量，为了加深对磁感应强度B的理解，现将两个物理量比较如下：
磁感应强度B
电场强度E
方向
矢量小磁针N极受力方向
矢量放入该点的正电荷受力方向
场的叠加
合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和
合电场强度E等于各个电场的场强E的矢量和
[特别关注]
电场强度E的方向是放在该点的正电荷所受到的电场力的方向，但磁感应强度B的方向并不是放在该点的电流元所受力的方向．
[典例1]　下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是
(　　)
A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导线放在该处时
所受磁场力的方向
B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度
的方向
D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
[思路点拨]　弄清磁感应强度方向的规定是解答本题的关键．
[答案]　BD
[解析]　磁场中某点磁感应强度的方向就是该点磁场的方向，是小磁针N极所受磁场力的方向，也是小磁针静止时N极的指向，与通电导线在磁场中的受力方向并不相同，故B、D正确，A、C错误．
在磁场中电流元所受的磁场力方向与磁感应强度方向并不相同．
1．关于磁感应强度的下列说法中错误的是
(　　)
A．一小段通电导线在磁场中某处不受磁场力的作用，
则该处的磁感应强度一定为零
B．一小段通电导线在磁场中某处受到的磁场力越小，
说明该处的磁感应强度越小
C．磁场中某点的磁感应强度方向就是放在该点的一
小段通电导线的受力方向
D．磁场中某点的磁感应强度的大小和方向跟放在该
点的导线受力情况无关
解析：一小段通电导线如果平行于磁场放置，即使磁感应强度再大，也不受磁场力作用，因此通电导线在磁场中受不受磁场力以及所受磁场力的大小并不能说明此处磁感应强度的大小情况，A、B均错误；磁场中某点磁感应强度的方向是此处小磁针N极的受力方向，不是放在该处的小段通电导线的受力方向，C错误；磁场中某点的磁感应强度的大小和方向是由磁场本身决定，与该处导线受力情况无关，D正确．
答案：ABC
[典例2]　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安培力F跟该导线的长度L和通过的电流I的乘积IL的比值，表示该点的磁感应强度B，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
场源以及在磁场中的位置，与F、I、L以及有无导线无关
D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
[思路点拨]　解答本题时应注意以下两个方面：
(1)磁感应强度定义中电流元的放置方式．
(2)磁感应强度由磁场本身决定．
[答案]　C
[解析]　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”，只有在这个方向上导线所受的力才最大，故A错；当通电导线与磁场方向平行时，不受安培力的作用，所以B选项错；在磁场源稳定的情况下，磁场内每一点的磁感应强度是唯一确定的，与放入该点的检验电流无关，C正确；安培力的方向与磁感应强度的方向并不相同，故D错．
磁感应强度取决于磁场本身，与是否放入通电导线、通电导线的受力的大小及方向无关．
2．关于磁感应强度B，以下说法正确的是
(　　)
A．B与F成正比，与IL成反比
B．B的大小与F、IL无关
C．当一段通电导线在空间某处受的力为零时，该处
一定没有磁场
D．将一段通电导线，保持电流I与导线长度L不变，
放在同一匀强磁场中，不管如何放置，它受的力一定相同
答案：B
解析：B＝
只是用比值定义法对磁感应强度进行的定义，它的大小与F、IL无关，是由磁场本身决定的，通电导线在磁场中受的力不仅与B、I、L有关，还与它们的方向关系有关，当导线与磁场方向垂直时受力最大，当导线与磁场方向平行时，受力为零．