粤教版（2019）物理必修第三册 6.2 磁感应强度 课件(60张ppt）

第六章　电磁现象与电磁波
第二节　磁感应强度
学习目标
学法指导
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
3．进一步体会如何通过比值定义法定义物理量
4．理解磁通量的概念和公式
1.通过与电场类比，分析通电导线在磁场中所受的力，由此找出表示磁场强弱和方向的物理量
2．通过实验的方法探究影响通电导线在磁场中受力的因素
3．通过例题和习题，理解磁感应强度和磁通量，并能进行简单的计算
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．物理意义：描述磁场________和________的物理量．
2．方向：小磁针静止时__________所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为__________方向．
磁感应强度
强弱
方向
N极
磁场
【答案】不是磁感应强度方向，二者垂直．
磁场对通电导体也有力的作用，该力的方向是否为磁场方向？
1．电流元：很短的一段通电导线中的____________与__________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．
磁感应强度的大小
电流I
导线长度
(1)保持长度不变，改变__________，观察直导线__________大小来比较磁场力大小．
(2)保持电流大小不变，改变磁场中______________，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__________，又与导线中的电流I成________．
3．磁感应强度的大小
在磁场中________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______________．
电流大小
摆动角度
导线长度
正比
正比
垂直
磁感应强度
特斯拉
T
匀强磁场
【答案】这种说法不正确．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，不随电流元大小及电流元所受磁场力的大小的变化而变化．
“一个电流元垂直放入磁场中的某点，磁感应强度与电流元受到的磁场力成正比，与电流元成反比．”这种说法是否正确，为什么？

【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，A错误．通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，B错误．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，C正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，D错误．
1．定义：匀强磁场中____________和与______________的平面面积S的乘积叫磁通量，即Φ＝BS.
2．拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的______________与B的乘积表示磁通量．
磁通量
磁感应强度
磁场方向垂直
投影面积S′
韦伯
1 T·m2
单位面积
磁通密度
【答案】可用磁通量的正、负表示．若规定磁感线由某一方向穿入时磁通量为正，则由另一方向穿入时磁通量为负．反之亦然．磁通量虽然有正负，但磁通量是标量．
有时磁感线由平面一侧穿入，有时磁感线由平面另一侧穿入．如何区别从不同方向穿入的磁通量呢？
如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为 (　　)
A．πBR2　　　 B．πBr2
C．nπBR2　　 D．nπBr2
【答案】B
【解析】磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，而并非πR2，故B正确．
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1．电场强度和磁感应强度分别是由谁来决定的呢？
【答案】电场强度是由电场自身决定的，磁感应强度也是由磁场本身决定的．
2．在磁场中，放在某点的小磁针受力的方向就是该点磁场的方向，这种说法对吗？
【答案】这种说法是不对的，放在磁场中某点的小磁针N极受力的方向才是该点磁场的方向．
对磁感应强度的理解

3．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则．
4．特别提醒
(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，IL称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”．
精例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之间的关系的是 (　　)

【答案】BC

【答案】D
电场强度和磁感应强度比较


3．磁场的叠加遵循什么规律？
【答案】因为描述磁场的物理量——磁感应强度为矢量，而矢量的合成应遵循平行四边形定则．
精例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


【答案】A
【解析】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A错误．
变式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
【答案】AC
　对磁感应强度定义式的说明
1．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称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．
2．我们研究的是磁场中某一点磁感应强度的大小，因此要把电流元放入磁场中这一点，要求电流元要足够短．
1．磁通量有正负，其正负是表示大小还是方向？
【答案】磁通量只有大小，没有方向，是标量．其正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某一平面穿入或穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦成立．
对磁通量的理解

2．同一线圈平面，如果正向穿过平面的磁感线条数与反向穿过平面的条数一样多，则磁通量Φ应等于多少？
【答案】线圈平面内各个方向磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量，由于正向和反向穿过线圈平面的磁感线条数一样多，因此线圈平面的磁通量Φ＝0.
(2)若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BScos θ.式中Scos θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)．
2．磁通量的正、负
(1)磁通量是标量，但有正、负，若以磁感线从某一面上穿入时磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值．
(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2，则穿过该平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2.
3．磁通量的变化量
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝BΔS.
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝SΔB．
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1.但此时ΔΦ≠ΔBΔS.
精例3　如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10 cm，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C(图中未画出)，圆心均在O处，A线圈的半径为1 cm，共10匝；B线圈的半径为2 cm，只有1匝；C线圈的半径为0.5 cm，只有1匝．

(1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中，A和B线圈中的磁通量改变了多少？
(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C线圈中的磁通量改变了多少？
【答案】(1)1.256×10－4 Wb　5.024×10－4 Wb
(2)8.4×10－6 Wb

【解析】(1)对A线圈，有Φ1＝B1πr，Φ2＝B2πr
故A线圈的磁通量的改变量为
ΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb
B线圈的磁通量的改变量为
ΦB＝(0.8－0.4)×3.14×(2×10－2)2 Wb＝5.024×10－4 Wb.
变式3　如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
【答案】0.12 Wb　0.36 Wb
【解析】线圈在垂直磁场方向上的投影面积
S⊥＝Scos 60°＝0.4×0.5 m2＝0.2 m2
穿过线圈的磁通量Φ1＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 Wb.
线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量
Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 Wb.
故磁通量的变化量
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12| Wb＝0.36 Wb.
　磁通量大小的分析与判断
1．定量计算
通过公式Φ＝BS来定量计算，计算磁通量时应注意的问题：
(1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小．
(2)平面的面积S应为磁感线通过的有效面积．当平面S与磁场方向不垂直时，应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角，准确找出垂直面积．
(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响．
2．定性判断
磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，此时的磁通量为各磁场穿过该面磁通量的代数和．
核心素养微专题
磁感应强度是指描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，常用符号B表示，国际通用单位为特斯拉(符号为T)．磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度．在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示，磁感应强度越大表示磁场越强．磁感应强度越小，表示磁场越弱．
【专练】　如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．下列说法正确的是 (　　)
A．O点处的磁感应强度为零
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同
D．a、c两点处的磁感应强度方向不同
【答案】C
【解析】a、b、c、d四个点的磁感应强度均为M、N两长直导线在各点的磁感应强度的叠加，由安培定则可知，M、N在O点处磁感应强度的方向相同，合磁感应强度竖直向下，不为零，A错误；由对称性可知，a、b两点处，c、d两点处的磁感应强度大小和方向均相同，B错误，C正确；a、c两点处的磁感应强度均垂直于ab连线竖直向下，方向相同，D错误．
课堂小练 | 素养达成
2．(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


【答案】AD
【解析】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．
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


【答案】A