5.3 磁感应强度磁通量 课件（鲁科选修3-1）

(共45张PPT)
第3节　磁感应强度　磁通量
1．知道磁感应强度的物理意义及单位．
2．知道匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线分布情况．
3．知道磁通量，通过计算磁通量的大小进一步了解定量描述磁场的方法．
1．电场中某点的电荷所受的________跟它的电荷量q的比值，叫________．用符号E表示．它是从力的角度描述电场________的一个物理量．
【答案】　静电力F　电场强度　强度
2．如下图所示的各图中，实线表示磁场的磁感线，依图分析，磁场中a点的磁场比b点的磁场强的图是(　　)
【答案】　AC
1．磁场的强弱怎样表示？
2．磁感应强度的物理意义是什么？
3．磁感应强度的方向是如何规定的？
4．怎样计算磁感应强度的大小？
5．什么是磁通量？
6．怎样计算磁通量？
一、磁感应强度
1．磁感应强度
(1)定义：穿过 于磁感线的单位面积的 等于该处的磁感应强度．用符号 表示．
(2)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是 ，符号T,1 T＝1 N/(A·m)
(3)方向：磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的 ，也就是放在该点的小磁针 受力的方向．
(4)物理意义：描述磁场的 及 ．
垂直
磁感线条数
B
特斯拉
磁场方向
N极
强弱
方向
2．匀强磁场
(1)定义：某个区域内各点的磁感应强度 和 都相同的磁场．
(2)磁感线：是一组 且 的直线．
(3)近似匀强磁场：
①距离很近的两 磁极间的磁场．
②螺线管 的磁场．
大小
方向
平行
等距
异名
内部
3．磁场的叠加原理
(1)内容：如果几个磁场同时存在，它们的磁场 ，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度的 ．
(2)叠加原理的应用
①当两磁场在某点同向时，该点的磁感应强度等于两磁场在该点的 ，即B＝ .
②当两磁场在某点反向时，该点的磁感应强度等于两磁场在该点的 ，即B＝ .
③当两磁场在某点方向成一夹角时，该点的磁感应强度由 求得．
相互叠加
矢量和
磁感应强度的和
B1＋B2
磁感应强度的差
B1－B2
平行四边形定则
二、磁通量
1．磁通量：磁场中穿过磁场某一面积S的 ，用Φ表示．
2．计算公式：在磁感应强度为B的匀强磁场中，穿过与磁场方向垂直、面积为S的平面的磁通量是 .
3．单位：国际单位是 ，简称 ；符号Wb；
1Wb＝ .
磁感线的条数
Φ＝BS
韦伯
1T·m2
韦
磁通量是矢量还是标量？
【提示】　磁通量是双向标量，有正负之分．例如：向上穿过线圈平面的磁通量为正，那么向下穿过平面的磁通量就为负，正负磁通量可以相互抵消，总磁通量遵守代数运算法则．
垂直
磁通量
一、对磁感应强度的理解
1．磁感应强度的大小，只取决于磁体本身及离磁体位置的远近．即不同的磁体在距磁体位置等距离的地方，磁性强的磁体的磁感应强度大；同一个磁体，离磁极越近，磁感应强度越大．
2．磁感应强度不仅有大小，而且还有方向，空间若几个磁场叠加，在某一点的磁场方向应为合磁场方向．
【答案】　B
二、对磁通量的进一步理解
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)求解磁通量的公式为Φ＝BS，其中S指线圈的“有效面积”．显然，在利用公式Φ＝BS求解通过某一线圈的磁通量时，不能将公式中的“S”简单地理解为线圈的面积，而是线圈与磁场垂直的有效面积，有界磁场中“有效面积”的含义是磁场范围与线圈范围的交界区域．例如，如右图所示，
圆形线圈平面与有界磁场垂直，线圈的半径为R，线圈内有界磁场为一圆形区域，其区域半径为r，且R＞r，磁场的磁感应强度为B，则通过线圈的磁通量为多大？
依据公式Φ＝BS可知，公式中的“S”为“有效面积”，本题中的有效面积即为有界磁场的区域面积，即S＝πr2.所以，通过线圈的磁通量Φ＝BS＝Bπr2.
(3)磁通量不是矢量而是标量，但有正负之分，其正负表示与规定平面的正面相同还是相反．当有方向相反的磁场(磁感应强度分别为B和B′)穿过同一个平面(与磁场方向垂直的面积为S)时，按照磁感应强度的定义，B和B′合矢量的大小为|B－B′|，穿过平面S的磁通量为|B－B′|·S＝|BS－B′S|＝|Φ－Φ′|.磁通量的意义可以用磁感线的条数形象地说明，所以穿过平面S的磁通量为|Φ－Φ′|，可以理解为与方向相反穿过平面S的磁感线相抵消之后剩余的磁感线的条数，即净条数．
(4)多匝线圈的磁通量．线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数即为磁通量．
2．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1.
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1.
(1)磁通量与磁感线的关系：磁通量的意义可以用磁感线形象的说明：磁通量所表示的，就是穿过磁场中某个面的磁感线的条数．同学们一定要注意这种形象描述．
(2)磁感线与磁感应强度的关系：磁感线的疏密可以表示B的大小，规定在垂直于磁场的方向上，1 m2的面积上的磁感线的条数就等于磁感应强度的大小．因此磁通量也可以定义为通过线圈的磁感线的条数．
【解析】　当线框在Ⅰ位置时，穿过平面的磁通量为Φ1，当线框平移至Ⅱ位置时，磁通量为ΦⅡ，则磁通量的变化量为ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ；当线框翻转至Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，磁通量为－ΦⅡ，则磁通量的变化量是ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ，所以ΔΦ1＜ΔΦ2.
【答案】　C
【答案】　BCD
类似于电场中两个电荷附近的电场强度是两个电荷分别单独存在时产生的场强叠加而成的．两个电流附近的磁场的磁感应强度是两个电流分别单独存在时产生的磁场的磁感应强度叠加而成的．若两个电流在某处产生的磁场的磁感应强度B1、B2不在同一直线上时，则应用平行四边形定则进行矢量合成可求得该点的磁感应强度B.
【答案】　0
如右图所示，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？
【解析】　解法一：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·Scos θ＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.
解法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，B∥不穿过线圈，且B⊥＝Bcos θ，则Φ＝B⊥S＝Bcos θ·S＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.
Φ的正负即不表示大小，也不表示方向，仅是为了计算方便而引入的．
2－1：如右图所示，两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量Φa、Φb比较，则(　　)
A．Φa＞Φb　　　　
B．Φa＜Φb
C．Φa＝Φb
D．不能确定
【解析】　磁感线是闭合曲线，在条形磁铁外部从N极到S极，在内部从S极到N极．由于圆环a的面积小于圆环b的面积，因此从外部N极到S极穿过a面的磁感线条数少，而内部从S极到N极的磁感线条数一样，于是穿过a面的总磁通量大，选项A正确．
【答案】　A
1．关于磁通量，下列说法正确的是(　　)
A．磁感应强度越大的地方，线圈的面积越大，则穿过线圈的磁通量越大
B．穿过线圈的磁通量为零，表明该处磁感应强度为零
C．穿过线圈的磁通量为零时，该处的磁感应强度不一定为零
D．磁通量的变化，可能是由于磁感应强度的变化引起的，可能是由于线圈面积引起的，也可能是由于线圈与磁场方向间的夹角变化引起的
【解析】　由公式Φ＝BScos θ得：磁通量可能与磁感应强度、线圈面积和线圈与磁场方向的夹角有关，所以C、D正确．
【答案】　CD
2．关于匀强磁场，下列说法中正确的是(　　)
A．在匀强磁场中，磁感应强度的大小处处相等
B．导线的长度相等，通过的电流大小相等，则导线在匀强磁场中受到的定培力处处相等
C．在匀强磁场中，互相平行的面积相等的面内通过的磁感线的条数都相同
D．某一区域里，磁感应强度的大小处处相等，这个区域叫做匀强磁场
【解析】　在磁场的某一区域里，如果各处的磁感应强度大小相等、方向相同，则这个区域里的磁场叫匀强磁场．故只强调大小相同还不构成匀强磁场的条件，D错，A对．在匀强磁场中，虽然通电导线的长度相等，通过的电流大小相等，但如果导线摆放的方向不同，受到的安培力也不相等，B错．匀强磁场中磁感线是疏密均匀、彼此平行的，任意两个相互平行、面积相等的面内通过的磁感线的条数一定相同，C对．故正确答案为A、C.
【答案】　AC
3.如右图所示，a、b、c三个闭合线圈，放在同一平面内，当a线圈中有电流I通过时，它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是(　　)
A．Φa<Φb<Φc
B．Φa>Φb>Φc
C．Φa<Φc<Φb
D．Φa>Φc>Φb
【解析】　因为磁感线是闭合曲线，故a线圈的环形电流产生的磁场在a内部垂直纸面向里，a线圈外部垂直纸面向外，而磁通量是合磁通量，故b有“抵消”，c“抵消”最多，故a线圈磁通量最大．
【答案】　B
4.将面积为0.5 m2的20匝线圈放在磁感应强度为2.0×10－2 T的匀强磁场中，线圈平面垂直于磁场方向，如右图所示，那么穿过这个线圈的磁通量为(　　)
A．1.0×10－2 Wb B．0.2 Wb
C．0.5×10－2 Wb D．5×10－2 Wb
【解析】　线圈平面垂直于磁场方向，所以由公式Φ＝BS得：Φ＝1.0×10－2 Wb.
【答案】　B
【解析】　A、B两导线在C点产生的磁场如题图，那么C点的总磁场应等于此两磁场叠加．
【答案】　D
练考题、验能力、轻巧夺冠