1、第2节 磁感应强度 磁通量第十三章电磁感应与电磁波初步课标定位课标定位1 1、理解磁感应强度、理解磁感应强度B B的定义式和物理意义。的定义式和物理意义。2 2、知道磁感应强度的单位，知道用磁感线的疏、知道磁感应强度的单位，知道用磁感线的疏密程度可以形象地描述磁感应强度的大小。密程度可以形象地描述磁感应强度的大小。3 3、理解磁通量、理解磁通量的概念。的概念。素养阐释素养阐释1 1、物理观念：磁感应强度、磁通量物理观念：磁感应强度、磁通量2 2、科学思维：通过磁感应强度的定义，掌握、科学思维：通过磁感应强度的定义，掌握用比值定义物理量的方法。培养将物理学原理用比值定义物理量的方法。培养将物理学
2、原理应用于实际生活的能力。应用于实际生活的能力。引入引入巨大的电磁铁可以吸引成吨的钢铁，我们在实验室里用的小磁巨大的电磁铁可以吸引成吨的钢铁，我们在实验室里用的小磁铁只能吸引一些铁钉，那么我们怎么定量地描述磁场的强弱呢？铁只能吸引一些铁钉，那么我们怎么定量地描述磁场的强弱呢？磁铁吸引小铁屑磁铁吸引小铁屑磁铁吸引成吨的钢铁磁铁吸引成吨的钢铁是否类似电场的研究方法，分析磁体或电流在磁场中所受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的力，找出表示磁场强弱和方向的物理量对放入其中的电荷有电场力的作用对放入其中的电荷有电场力的作用3.3.磁场的基本特性是什么
3、？磁场的基本特性是什么？对放入其中的磁体或通电导体有磁力对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用的作用反映电场强度反映电场强度2.2.F F/q q有何关系，比值说明了什么？有何关系，比值说明了什么？1.1.电场的基本特性是什么？电场的基本特性是什么？一、磁感应强度一、磁感应强度物理学中规定：小磁针静物理学中规定：小磁针静止时止时N N极所指的方向即为极所指的方向即为该点的磁感应强度的方向。该点的磁感应强度的方向。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，观察它的受力情况，由此来描述磁场。放在磁场中的某一点，观
4、察它的受力情况，由此来描述磁场。能否用测量能否用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？极受力的大小来确定磁感应强度的大小？不能。因为不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力为零，极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力为零，因而不能用测量因而不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小。极受力的大小来确定磁感应强度的大小。磁场不仅能对磁体有作用磁场不仅能对磁体有作用力，还对力，还对通电导体通电导体有作用有作用力。能否用很小一段通电力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？导体来检验磁场的强弱？在物理学中，通电导线中的电流在物理学中，通电导线中的电流I I与导线长度与导线长度
5、l l的乘积的乘积Il Il叫作叫作电流元电流元.1.1.探究影响通电导线受力的因素探究影响通电导线受力的因素如图所示，三块相同的蹄形磁体如图所示，三块相同的蹄形磁体并排放在桌面上，可以认为磁极并排放在桌面上，可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根直导间的磁场是均匀的。将一根直导线水平悬挂在磁体的两极间，导线水平悬挂在磁体的两极间，导线的方向与磁场的方向垂直。线的方向与磁场的方向垂直。（1 1）实验方法：控制变量法）实验方法：控制变量法（2 2）实验装置：）实验装置：FL FL22 FL33（1 1）先保持导线通电部分的）先保持导线通电部分的长度不变长度不变，改变电流改变电流的大小的大小。（2
6、2）然后保持）然后保持电流不变电流不变，改变改变导线通电部分的导线通电部分的长度长度。结论：结论：电流越大，通电导线受力越大电流越大，通电导线受力越大结论：结论：长度越长，通电导线受力越大长度越长，通电导线受力越大LF FIFI22 FI33 FI2.2.实验过程及结论实验过程及结论3.3.磁场对通电导线的作用力大小磁场对通电导线的作用力大小（1 1）精确实验表明：通电导线与磁场方向）精确实验表明：通电导线与磁场方向垂直垂直时，它时，它受力的大受力的大小小既与既与导线的长度导线的长度 L L 成正比成正比，又与，又与导线中的电流导线中的电流 I I 成正比成正比，即，即与与I I和和L L的乘
7、积的乘积 ILIL 成正比成正比。（2 2）公式：）公式：F F=BILBIL，其中，其中B B为比例系数，与导线的长度和电流为比例系数，与导线的长度和电流大小无关。大小无关。B B反映了磁场的强弱，称为磁感应强度。反映了磁场的强弱，称为磁感应强度。垂直：垂直：F最大最大平行：平行：F=04.4.磁感应强度磁感应强度 B B磁感应强度磁感应强度特斯拉特斯拉T T1T=1N/Am1T=1N/AmILFB在磁场中在磁场中垂直垂直于磁场方向的通电导线，受到的安培力于磁场方向的通电导线，受到的安培力F F跟电流跟电流I I和和导线长度导线长度L L乘积乘积ILIL的比值，叫做导线所在处的磁感应强度。的
8、比值，叫做导线所在处的磁感应强度。5.5.从以下三个方面深入理解磁感应强度从以下三个方面深入理解磁感应强度（1 1）磁感应强度的方向和小磁针）磁感应强度的方向和小磁针N N极受力方向相同，但绝非极受力方向相同，但绝非电流的受力方向电流的受力方向.（2 2）磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁）磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针，电流的存在与否无关针，电流的存在与否无关.（3 3）B B是由磁场本身决定的，在电流是由磁场本身决定的，在电流I I、导线长度、导线长度L L相同的情相同的情况下，电流所受的力越大，比值况下，电流所受的力越大，比值B B越大，表示磁场越强越大
9、，表示磁场越强.6.6.磁感应强度磁感应强度B B 与电场强度与电场强度E E 的比较的比较比较项目比较项目磁感应强度磁感应强度B B电场强度电场强度E E物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式共同点用比值的形式定义特点通电导线与B垂直，B与F、I、L无关E与F、q无关方向共同点都是矢量，遵循矢量合成法则不同点小磁针N极的受力方向放入该点正电荷的受力方向【课堂反馈课堂反馈1】下列关于磁感应强度的说法中正确的是（下列关于磁感应强度的说法中正确的是（）A.A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B.B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大通电导线在
10、磁感应强度大的地方受力一定大C.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.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和方向无关D二、匀强磁场二、匀强磁场1 1、定义：磁感应强度的大小和方向处处相同的区域的磁场叫匀强磁场。、定义：磁感应强度的大小和方向处处相同的区域的磁场叫匀强磁场。3 3、产生：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部、产生：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。的磁场（
11、除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。2 2、磁感线的分布特点：间距相等的平行直线、磁感线的分布特点：间距相等的平行直线 N NS SI I4、匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线如何比较如何比较S1和和S2处的磁场强弱？处的磁场强弱？磁感线的疏密程度磁感线的疏密程度在磁场中，我们用了磁感线来在磁场中，我们用了磁感线来形象地描述磁感应强度，磁感形象地描述磁感应强度，磁感线分布密处磁感应强度就大。线分布密处磁感应强度就大。思考：思考：磁感线与磁感应强度之间究竟存在什么具体的定量关系呢？磁感线与磁感应强度之间究竟存在什么具体的定量关系呢？通过某一平面的通过某一平面的
12、“水线水线”的条数的条数“水通量水通量”，单，单位面积的位面积的“水通量水通量”可以可以表示表示“雨场雨场”的强弱。的强弱。穿过穿过某一面积某一面积的磁感线条的磁感线条数数叫什么呢？叫什么呢？类比类比)(SB2.2.单位：单位：Wb Wb（韦伯）（韦伯）1.1.定义：在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，则磁场的磁感定义：在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，则磁场的磁感应强度应强度B B与平面的面积与平面的面积S S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。BS 21m1TWb1B B2 2S S2 2222SB 111SB B B1 1S S1 1三、磁通量三、磁通
13、量）当平面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量？当平面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量？磁感应强度与平面夹角磁感应强度与平面夹角。=BSS SS SS S（BSsin=SB=BSSBsinsin磁通量是有正负的磁通量是有正负的S S思考：同一平面，从与磁场垂直方向转过思考：同一平面，从与磁场垂直方向转过 角，磁通量变为？角，磁通量变为？B BS SBSSBcos=B BS SS S 转过转过9090，平面与磁场平行，穿过的磁通量为？，平面与磁场平行，穿过的磁通量为？为零为零转过转过180180，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为？，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为？3.3.磁通量磁通量是标量，但有正负是
14、标量，但有正负:若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负为负.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向合磁通为相反方向磁通量的代数和磁通量的代数和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)思考：磁感应强度是既有大小又有方向的矢量，那么，磁通量呢？思考：磁感应强度是既有大小又有方向的矢量，那么，磁通量呢？S SB B1 1B B2 2SBSB3131-=-=当平面有相同方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量
15、之和；当平面有相同方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之和；当平面有相反方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之差的当平面有相反方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之差的绝对值。绝对值。B B3 3S SB B1 1SBSB2121+=+=4 4、磁通量变化磁通量变化21是某两个时刻穿过某个平面是某两个时刻穿过某个平面S S的磁通量的磁通量之差，即之差，即取决于末状态的磁通量取决于末状态的磁通量2与初状态磁通量与初状态磁通量1的代数差。的代数差。5 5磁通密度：同一平面磁通密度：同一平面垂直磁场方向放置垂直磁场方向放置，在磁感应强度越大的，在磁感应强度越大的地方，磁感线分布越密集，穿
16、过地方，磁感线分布越密集，穿过该平面该平面的磁通量越大。的磁通量越大。磁通密度：磁通密度：时时当当SBS=B表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密。表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密。【课堂检测课堂检测3】如图所示，两个同心放置的共面金属圆环如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a a和和b b，一，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直，则穿过两环的磁通量直，则穿过两环的磁通量aa和和bb大大小关系为小关系为()()A A、均向上，、均向上，aab b B B、均向下，、均向下，aab b C C、均向上，、均向上，aab b D D、均向下，无法比较、均向下，无法
17、比较A课堂小结课堂小结一、磁感应强度一、磁感应强度方向：小磁针方向：小磁针 N N 极的受力方向极的受力方向二、匀强磁场二、匀强磁场磁场强弱、方向处处相同磁场强弱、方向处处相同三、磁通量三、磁通量定义式：定义式：=BSBS【课堂检测课堂检测1】有一小段通电导线，长为有一小段通电导线，长为10 cm10 cm，其中的电流强度，其中的电流强度为为5 A5 A，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为100 N100 N，则该，则该处的磁感应强度处的磁感应强度B B一定是（一定是（）A AB B200 T B200 T BB200 TB200 TC CB200
18、T DB200 T D以上几种情况都有可能以上几种情况都有可能C C【课堂检测课堂检测2】在匀强磁场中有一根长在匀强磁场中有一根长0.4m0.4m的通电导线，导线中的电的通电导线，导线中的电流为流为20A20A，这条导线与磁场方向垂直，所受的磁场力，这条导线与磁场方向垂直，所受的磁场力0.015N0.015N，求，求:（1 1）磁感应强度的大小是多少？）磁感应强度的大小是多少？（2 2）当电流减少）当电流减少10A10A，而长度增加，而长度增加0.2m0.2m通电导线所受的力大小是多通电导线所受的力大小是多少？少？解：解：(1)(1)由磁感应强度的定义式由磁感应强度的定义式B=F/ILB=F/
19、IL得得B=0.0019TB=0.0019T(2)(2)当导线的长度增加当导线的长度增加0.2m0.2m和电流减小和电流减小10A10A，磁感应强度的大，磁感应强度的大小不变，所以导线所受磁场的作用力大小为小不变，所以导线所受磁场的作用力大小为F=BIL=0.0114NF=BIL=0.0114N【课堂检测课堂检测3】.一如图所示一如图所示,框架面积为框架面积为S,S,框架平面与磁感应强度为框架平面与磁感应强度为B B的的匀强磁场方向垂直匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为则穿过平面的磁通量为_,_,若使框架绕若使框架绕OOOO转过转过6060度角则穿过线框平面的磁通量为度角则穿过线框平面的磁通量为_,_,若从初始位置转过若从初始位置转过9090度角度角,则穿过线框平面的磁通量为则穿过线框平面的磁通量为_,_,若从初始位置转过若从初始位置转过180180度角度角,则穿过线则穿过线框平面的磁通量的变化量为框平面的磁通量的变化量为_._.BS0.5BS0-2BSOO
