1、3.23.2磁感应强度磁感应强度物理新人教版选修物理新人教版选修3-13-1磁磁场场的基本特性是什么？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对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用电场的强弱用电场强度表示，正电荷受力电场的强弱用电场强度表示，正电荷受力的方向与电场的方向相同。的方向与电场的方向相同。如何描述磁场的强弱？是否是否类类似似电场电场的研究方法，分析磁体或的研究方法，分析磁体或电电流在磁流在磁场场中所受的力，找出表示磁中所受的力，找出表示磁场强场强弱和方向的物理弱和方向的物理量？量？物理上确实是用这种方法来描述磁场的强弱物理上确实是用这种方法来描述磁场的强弱的的一、磁感
2、一、磁感应强应强度方向度方向人们很容易想到，把一枚可以转动的小磁针作人们很容易想到，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，由此来描述磁场的受力情况，由此来描述磁场物理学中规定：物理学中规定：小磁针静止时小磁针静止时N极所指的方极所指的方向即为该点的磁感应强度的方向。向即为该点的磁感应强度的方向。二、磁感二、磁感应强应强度的大小度的大小 能否用能否用测测量量N极受力的大小来确定磁感极受力的大小来确定磁感应强应强度度的大小？的大小？不能。因为不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力
3、为零，因而不能用测量是所受的合力为零，因而不能用测量N极受力极受力的大小来确定磁感应强度的大的大小来确定磁感应强度的大小小怎么办呢？怎么办呢？磁场不仅能对磁体有作用力，还对通电导体有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作用力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？的强弱？方法方法 控制变量法控制变量法 通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、导体长度有何关系？我们如何来研究？导体长度有何关系？我们如何来研究？试验：试验：精确实验表明，通电导线和磁场方向精确实验表明，通电导线和磁场方向垂垂直直时，通电导线受
4、力（磁场力）大小时，通电导线受力（磁场力）大小 写成等式为：写成等式为：F = BIL F = BIL 式中式中B B为比例系数。为比例系数。注意：注意：B B与导线的长度和电流的大小无关在不与导线的长度和电流的大小无关在不同的磁场中同的磁场中B B的值不同（即使同样的电流导线的受的值不同（即使同样的电流导线的受力也不样）力也不样） 磁感应强度的大小磁感应强度的大小（1 1）定义：）定义： 在磁场中在磁场中垂直垂直于磁场方向的通电导线，所受的于磁场方向的通电导线，所受的力（安培力）力（安培力）F跟电流跟电流I和导线长度和导线长度L的乘积的乘积IL的比值叫磁感的比值叫磁感应强度。符号：应强度。符
5、号：B说明：如果导线很短很短，说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。就是导线所在处的磁感应强度。（2 2）定义式：）定义式： （3 3）单位）单位：在国际单位制中是特斯特，简称特，在国际单位制中是特斯特，简称特，符号符号T. 1T=N/Am（4 4）物理意义：物理意义：磁感应强度磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量是表示磁场强弱的物理量 ILFB 对于磁感应强度对于磁感应强度B B的理解：的理解：1 1、比值、比值F/ILF/IL是磁场中各点的位置函数。换句话说，在非是磁场中各点的位置函数。换句话说，在非匀强磁场中比值匀强磁场中比值F/ILF/IL是因点而异的，也就是在磁场中某一
6、是因点而异的，也就是在磁场中某一确定位置处，无论怎样改变确定位置处，无论怎样改变I I和和L L，F F都与都与ILIL的乘积大小成的乘积大小成比例地变化，比值比例地变化，比值F/ILF/IL跟跟ILIL的乘积大小无关。因此，比值的乘积大小无关。因此，比值F/ILF/IL的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度 2 2、对于确定的磁场中某一位置来说，、对于确定的磁场中某一位置来说，B B并不因探测电流和并不因探测电流和线段长短（电流元）的改变而改变，而是由磁场自身决定线段长短（电流元）的改变而改变，而是由磁场自身决定的；比值的；比值F/ILF/IL不变这一事
7、实正反映了所量度位置的磁场强不变这一事实正反映了所量度位置的磁场强弱程度是一定的。弱程度是一定的。 左手定则： 伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向例、垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并已例、垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量中的标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量中的其中两个物理量的方向，试标出第三个物理量的其中两个物理量的方向，试标出第三个物理量的方向方向BFIFFBBBFI画出各图中安培力的
8、方向画出各图中安培力的方向IIBBI BB I IBFFFFFBBB BFFFF安培力作用下通电导线或线圈的运动方向（一）直接判断：先分析导线或线圈所在位置的磁感线情况，然后根据左手定则判定安培力的方向，再进行分析：abFF几种特殊：几种特殊：1.电电流元分析法：把整段流元分析法：把整段电电流分流分成很多小段直成很多小段直线电线电流，其中每一流，其中每一小段就是一个小段就是一个电电流元。先用左手流元。先用左手定定则则判断出其中每小段判断出其中每小段电电流元流元受到的安培力的方向，再判断整受到的安培力的方向，再判断整段段电电流所受安培力的方向，从而流所受安培力的方向，从而确定确定导导体的运体的运
9、动动方向。方向。例：如例：如图图把把轻质导线轻质导线圈挂在磁圈挂在磁铁铁N极附近，磁极附近，磁铁铁的的轴线轴线穿穿过线过线圈圈的的圆圆心且垂直于心且垂直于线线圈平面。当圈平面。当线线圈内通入如圈内通入如图图方向的方向的电电流后，判流后，判断断线线圈如何运圈如何运动动？例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体AB将（AB的重力不计）A、逆时针转动，同时向下运动B、顺时针转动，同时向下运动C、顺时针转动，同时向上运动D、逆时针转动，同时向上运动2。特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。3。等
10、效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。例.如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？ 4。利用平行电流相互作用分析法：同向平行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥。两个电流总有作用到方向相同且靠近的趋势。安培力的综合应用例.如图所示质量为m=50g的铜棒，长L10cm，用长度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1/3T，通电后，棒向纸外偏转的最大偏角37，此铜棒中电流的大小为多少？BmgTF例、如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I
11、，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成角，求：（1）棒ab受到的摩擦力；（2）棒对导轨的压力。BabmgmgFN【例例】磁场中放一根与磁场方向磁场中放一根与磁场方向垂直垂直的通电的通电导线，它的电流强度是导线，它的电流强度是2.5 A2.5 A，导线长导线长1 cm1 cm，它受到的安培力为它受到的安培力为5 51010-2-2 N N，则这个位置的则这个位置的磁感应强度是多大？磁感应强度是多大？T 2m 101A5 . 2N 10522ILFB1、下列有关磁感、下列有关磁感应强应强度的方向正确的是（度的方向正确的是（ ） ）A. B的方向就是小磁的
12、方向就是小磁针针N极所指的方向极所指的方向B. B的方向与小磁的方向与小磁针针在任何情况下在任何情况下N极受力方极受力方向一致向一致C. B的方向就是通的方向就是通电导线电导线的受力方向的受力方向D. B的方向就是的方向就是该处该处磁磁场场的方向的方向BD当堂练习2、一根、一根长长cm的通的通电导线电导线放在磁感放在磁感应强应强度度为为0.4T的匀的匀强强磁磁场场中中,导线导线与磁与磁场场方向垂直方向垂直,若它若它受到的安培力大小受到的安培力大小为为410-3N,则导线则导线中的中的电电流是流是_A;若将若将导线导线中的中的电电流减小流减小为为0,则该则该处处的磁感的磁感应强应强度度为为_T0
13、.050.43、有一小段通、有一小段通电导线电导线,长为长为1cm,电电流流为为5A,把它置把它置于磁于磁场场中某点中某点,受到的磁受到的磁场场力力为为0.1N,则该则该点的磁点的磁感感应强应强度度B一定是一定是 ( )A. B =2TB. B 2TC. B 2TD. 以上情况都有可能以上情况都有可能C4、由磁感、由磁感应强应强度的定度的定义义式式B=F/IL可知可知,磁磁场场某某处处的磁感的磁感应强应强度的大小度的大小 ( )A. 随通随通电导线电导线中的中的电电流流I的减小而增大的减小而增大B. 随通随通电导线长电导线长度度L的减小而增大的减小而增大C. 随通随通电导线电导线受力受力F的增
14、大而增大的增大而增大D. 跟跟F,I,L的的变变化无关化无关D5、下列关于磁感、下列关于磁感应强应强度的方向的度的方向的说说法中法中,正确的正确的是是 （ ） ）A. 某某处处磁感磁感应强应强度的方向就是一小段通度的方向就是一小段通电导电导体体放在放在该处时该处时所受的磁所受的磁场场力的方向力的方向B. 小磁小磁针针N极受磁力的方向就是极受磁力的方向就是该处该处的磁感的磁感应强应强度的方向度的方向C. 垂直与磁垂直与磁场场放置的通放置的通电导线电导线的受力方向就是的受力方向就是磁感磁感应强应强度的方向度的方向D. 磁磁场场中某点的磁感中某点的磁感应强应强度的方向就是度的方向就是该该点的点的磁磁场场方向方向BD
