13.2《磁感应强度 磁通量 》课件-2020-2021学年人教版（2019）高中物理必修第三册（21张PPT）

第十三章　电磁感应与电磁波初步
2.磁感应强度　磁通量
学习目标
1．知道磁感应强度的定义及物理意义。
2．理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位。
3．知道匀强磁场的概念及特点。
4．知道磁通量的概念，会计算磁通量的大小。
情景引入
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
自学感知 梳理教材夯实基础
一、磁感应强度
1．电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的________叫做电流元。
2．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，可认为磁极间的磁场是_______。直导线的
方向与磁场的方向（自上而下）
_________．

乘积Il
均匀的
垂直
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(1)实验原理：有电流通过时，导线将摆动一定角度，通过摆动角度的大小可以比较导线_____的大小。电流的大小用______测量。分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的_______。
(2) 实验结论：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________，又与导线中的电流I成________。用公式表示就是：F=______
长度
受力
正比
正比
电流表
IlB
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4．定义式：B＝_______。
5．单位
在国际单位制中，磁感应强度的单位是__________，简称特，国际符号是T,1 T＝______。
6、方向：磁感应强度是______，方向就是该处小磁针______时N极所指的方向。
特斯拉
3．磁感应强度
表征磁场强弱的物理量。大小等于在导线与磁场________的最简单的情况下，所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值。
垂直
静止
矢量
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二、匀强磁场
1．定义
磁场中各点的磁感应强度的______相等、______相同，
2．磁感线特点
匀强磁场的磁感线是一些__________________直线。
3、位置
(1)距离很近的两个________磁极之间的磁场（除边缘部分外）；
(2)两个平行放置较近的_____通电时，其中间区域的磁场。
大小
方向
间隔相等的平行
平行异名
线圈
三、磁通量
1．定义
匀强磁场磁感应强度B和与磁场方向________的平面面积S的乘积，即Φ＝________。
2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的______________与B的乘积表示磁通量。
3．单位：国际单位制中，磁通量的单位是________，简称韦，符合是Wb,1 Wb＝____________。
4．引申：在匀强磁场中B＝Φ/S，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的____________的磁通量。
垂直
BS
投影面积S′
韦伯
1T·m2
单位面积
自学感知 梳理教材夯实基础
四、地磁场
地球的地理两极与地磁两极_____重合，因此，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个____，这就是地磁偏角。地磁偏角的数值在地球上的不同地点是____的。地磁偏角在缓慢变化。在使用指南针确定南北方向时，只有将地磁偏角________，才能得出准确的结果。
自学感知 梳理教材夯实基础
并不
交角
不同
考虑在内
探究解惑 注重过程提高能力
探究一：对磁感应强度的理解
1．公式B＝FIL是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、l均无关。该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”。
2．在定义式B＝????????????中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同。通电导线与磁场平行时，受磁场力为零，垂直时，受磁场力最大。
?
3．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则。磁感应强度的方向：
①小磁针静止时N极指向——磁感应强度方向。
②无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是磁感应强度方向。
探究解惑 注重过程提高能力
【例1】 (多选)关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的是(　 )
A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度大于或等于????????????
B．磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同
C．磁感应强度B的大小，与电流元IL在磁场中所受力F的大小无关
D．在磁场中，小磁针N极的受力方向就是小磁针所处位置的磁感应强度方向
?
答案：　 ACD
解析：当磁场与直导线不垂直时有F 【例2】(多选)一段直导线长为1 cm,通有5 A的电流,把它置于磁场中的某点时,受到的磁场力为0.1 N,则该点的磁感应强度B的值可能为(　　)
A.1 T B.0.5 T
C.2 T D.2.5 T
解析:当I与B垂直时,由B=FIL 可解得B=2 T,但题中未说明I与B垂直,故B的值可能大于或等于2 T。
答案:CD
?
探究二：对磁通量的理解
探究解惑 注重过程提高能力
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)若磁场与平面不垂直，用Φ＝BScos θ计算。式中Scos θ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)。
(3)穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定，与匝数无关。
2．磁通量的正负
(1)磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，穿出时即为负值。
(2)若磁感线沿两个相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。
3．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，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
(4)当平面转过180°时，磁通量的变化量的大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS，而不是ΔΦ＝0。

探究解惑 注重过程提高能力
【例3】如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB。当CD竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将(　　)
A．逐渐增大　
B．逐渐减小
C．始终为0
D．不为0但保持不变
答案:C
解析:通电直导线产生稳定的磁场，根据安培定则判断可知：在AB的外侧磁感线向下穿过线圈平面，在AB的里侧磁感线向上穿过线圈平面，根据对称性可知，穿过线框的磁感线的总条数为零，磁通量为零，CD竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量始终为零，保持不变，故A、B、D错误，C正确。
【例4】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:
(1)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?
(2)若θ=90°,穿过线圈的磁通量为多少?当θ为多大时,穿过线圈的磁通量最大?
答案:(1)0.12 Wb　0.36 Wb　(2)0　θ=0°
解析:(1)线圈在垂直磁场方向上的投影面积
S⊥=Scos 60°=0.4×12 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。
(2)θ=90°时,线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥=0,据Φ=BS⊥知,此时穿过线圈的磁通量为零。当θ=0°时,线圈平面与磁场垂直,此时S⊥=S穿过线圈的磁通量最大。
?
课堂小结