13.2磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量(課件)高中物理（人教版2019）

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步13.2磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量人教版（2019）授課人：點(diǎn)石成金目錄contents探究磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱0102磁感應(yīng)強(qiáng)度03勻強(qiáng)磁場(chǎng)04磁通量1、科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這塊體積不大的隕石，除了特別重以外，還有什么特點(diǎn)？新課導(dǎo)入2、巨大的電磁鐵能吸起成噸的鋼鐵，通過(guò)電磁力的作用列車也可以懸浮起來(lái)，而小磁體卻只能吸起幾枚鐵釘——磁場(chǎng)有強(qiáng)弱之分。想一想:怎樣定量的認(rèn)識(shí)和描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？電場(chǎng)電場(chǎng)力FF/q表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱電荷q磁場(chǎng)磁場(chǎng)力F磁場(chǎng)的強(qiáng)弱電流磁體電場(chǎng)強(qiáng)度E

磁感應(yīng)強(qiáng)度B物理學(xué)中用磁感應(yīng)強(qiáng)度B來(lái)描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。探究磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱01像電場(chǎng)一樣測(cè)量正（負(fù)）試探電荷受力大小，來(lái)確定E的大小。1、能否用測(cè)量

N

極受力的大小來(lái)確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??？場(chǎng)源電荷試探電荷

不能。因?yàn)?/p>

N

極不能單獨(dú)存在。小磁針靜止時(shí)是所受的合力為零，因而不能用測(cè)量

N

極受力的大小來(lái)確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。斷裂處形成新的N、S極想一想還對(duì)通電導(dǎo)體有作用力。能否用很小一段通電導(dǎo)體來(lái)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱？轉(zhuǎn)換研究對(duì)象

電流元2、磁場(chǎng)不僅對(duì)磁體有作用力，還對(duì)誰(shuí)有作用力？想一想①理想模型②不存在孤立的電流元③可以用較長(zhǎng)的通電導(dǎo)線來(lái)檢驗(yàn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)電流元：很短的一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL。（也可以叫點(diǎn)電流）思考：通電導(dǎo)線所受到的磁場(chǎng)力與什么有關(guān)呢？導(dǎo)線長(zhǎng)度、電流大小、磁場(chǎng)的不同、放置的位置（導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行、垂直及任意夾角受力情況不同）用什么方法來(lái)研究？放置位置電流大小磁場(chǎng)中導(dǎo)線長(zhǎng)度磁場(chǎng)（相同的磁場(chǎng)）（通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直）控制變量法影響通電導(dǎo)線受力的因素通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力可能與這些因素有關(guān)控制變量法磁鐵較寬，可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)滑動(dòng)變阻器可以改變電流的大小但是L怎樣變化呢？實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象①保持導(dǎo)體長(zhǎng)度L不變，改變電流的大小現(xiàn)象：電流I增大，導(dǎo)線擺動(dòng)的角度增大；電流I減小，導(dǎo)線擺動(dòng)的角度減?。诒３蛛娏鱅不變，改變導(dǎo)線的長(zhǎng)度現(xiàn)象：通電導(dǎo)線L變長(zhǎng)，導(dǎo)線擺動(dòng)的角度增大；通電導(dǎo)線L變短，導(dǎo)線擺動(dòng)的角度減小．實(shí)驗(yàn)結(jié)論精確的實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)

同一磁場(chǎng)中

，比值F/IL為恒量；F

IL當(dāng)L不變，I越大，F(xiàn)越大當(dāng)I不變，L越長(zhǎng)，F(xiàn)越大F∝IF∝LF∝ILF=KIL即：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小既與導(dǎo)線的長(zhǎng)度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和L的乘積IL成正比。磁感應(yīng)強(qiáng)度022.定義式：3.物理意義：表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。1.定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受磁場(chǎng)力（安培力）F跟電流I和位于磁場(chǎng)中導(dǎo)線的長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度。用大寫字母B表示。（說(shuō)明：如果導(dǎo)線很短很短，B就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度）4.單位：國(guó)際單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱特，國(guó)際符號(hào)是T1T=1N/(A

m)5.方向：是矢量，磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向即該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小1.磁感應(yīng)強(qiáng)度由通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度、電流及導(dǎo)線受力決定嗎？B與L、I、F無(wú)關(guān)，與磁場(chǎng)本身有關(guān)（與場(chǎng)源和該點(diǎn)在場(chǎng)中的位置有關(guān)）3.磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義？2.用B=F/IL計(jì)算時(shí)，要注意什么問(wèn)題？導(dǎo)線電流的方向與磁場(chǎng)方向的關(guān)系，要注意兩者必須垂直。（當(dāng)磁場(chǎng)與直導(dǎo)線不垂直時(shí)有F<BIL）物理意義：B是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，是描述磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，是矢量。5.若在某一點(diǎn)同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B如何？若某一空間同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，空間的磁場(chǎng)應(yīng)由這幾個(gè)磁場(chǎng)疊加而成，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則有：B=B1+B2+B3……（矢量和），用平行四邊形法則運(yùn)算4.你認(rèn)為電場(chǎng)力（磁場(chǎng)力）在方向上與電場(chǎng)強(qiáng)度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）有何關(guān)系？電場(chǎng)強(qiáng)度方向規(guī)定為正電荷受力方向；磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與通電導(dǎo)線受力方向垂直。

如圖，a、b是兩根通有大小相等、方向相反電流的直導(dǎo)線，請(qǐng)畫出它們連線的中垂線上d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向。dba特斯拉(NikolaTesla,1856一1943)，美國(guó)電氣工程師。他一生致力于交流電的研究，是讓交流電進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域的主要推動(dòng)者。【類比】：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較特別提醒：(1)將點(diǎn)電荷放入電場(chǎng)中，F(xiàn)＝qE不需要任何條件。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱由電流受力定義，且必須垂直放置，不垂直時(shí)受力將減小，且力的大小與夾角的大小有關(guān)。例1、關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度下列說(shuō)法中正確的是(

)A．由B=知，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與IL的乘積成反比，與F成正比B．無(wú)論I的方向如何都可由B=求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小C．磁場(chǎng)中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與小磁針在該處所受的磁場(chǎng)力的方向相同D.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是由磁場(chǎng)本身因素決定的，而與有無(wú)檢驗(yàn)電流無(wú)關(guān)D例2、（多選）一段電流元放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的四個(gè)位置,如下圖所示,已知電流元的電流I、長(zhǎng)度L和受力F,則可以用F/IL表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的是()ACBC【解析】選B、C.磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身因素決定，不隨F及IL的變化而變化，B對(duì)，D錯(cuò)，由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式的變形式F=ILB可以知道F與IL成正比，L一定時(shí)，F(xiàn)與I成正比，A錯(cuò)，C對(duì).例4、一根長(zhǎng)20cm的通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直,若它受到的安培力大小為4×10-3N,則導(dǎo)線中的電流是_____A;若將導(dǎo)線中的電流減小為0,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為_(kāi)__T

例5.四根平行的長(zhǎng)直導(dǎo)體棒分別放置于豎直平面內(nèi)的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，導(dǎo)體棒均垂直于正方形平面，均通有大小相等、方向如圖所示的恒定電流，則正方形中心處O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是（

）A.

豎直向上

B.

豎直向下

C.

水平向左

D.

水平向右解析：如圖由右手定則，2、4導(dǎo)體棒的合磁場(chǎng)指向1，1、3導(dǎo)體棒的合磁場(chǎng)指向4，由對(duì)稱性可知正方形中心處O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左，所以C符合題意.C勻強(qiáng)磁場(chǎng)031、定義：強(qiáng)弱、方向處處相同的磁場(chǎng)2、特點(diǎn)：磁感線是一組間隔相同的平行直線3、實(shí)例：1）相隔很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)2）通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)3）相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)I勻強(qiáng)磁場(chǎng)4、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線：如何定義一個(gè)物理量來(lái)描述通過(guò)物體某一面積磁感線的條數(shù)？SB1SB2通過(guò)面積S相同時(shí)，磁感線越密（B越大），通過(guò)磁感線的條數(shù)越多磁感應(yīng)強(qiáng)度B相同時(shí)，垂直磁場(chǎng)方向面積越大（SCOSθ越大），通過(guò)磁感線的條數(shù)越多BSBSθSCOSθ想一想:磁感線的疏密程度表示了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。疏密不同是如何體現(xiàn)的？磁通量041、定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度

B

與垂直磁場(chǎng)方向的有效面積

S

的乘積2、定義式：若磁場(chǎng)與平面不垂直，應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積，Φ＝BScosθ。式中Scosθ即為平面S在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積，也稱為“有效面積”(如圖所示)。Φ

=

B·S⊥

SBΦ=BS⊥

①當(dāng)S⊥B垂直時(shí)②當(dāng)B∥S時(shí),磁通量Φ=0磁通量3、單位：韋伯，簡(jiǎn)稱韋

符號(hào)為Wb,

1Wb＝1T·m2=1v·s4、物理意義：表示穿過(guò)某一面積的磁感線條數(shù)5、磁通密度：垂直穿過(guò)單位面積的磁感線條數(shù)。即磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度定義式：B

=Φ/S⊥

故磁感應(yīng)強(qiáng)度B的另一個(gè)單位:Wb/m2

1Wb/m2=1T6、磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，正、負(fù)只表示穿過(guò)平面的方向。當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí)，磁通量為正值，則磁感線從此面穿出時(shí)即為負(fù)值。BSΦ

=

BS

BSΦ

=-BS

B1SB2Φ=(B1-B2)S

說(shuō)明：通過(guò)某一平面的磁通量的大小，可以用通過(guò)這個(gè)平面的磁感線的條數(shù)的多少來(lái)形象地說(shuō)明。在同一磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方，磁感線越密。因此，B越大，S越大，磁通量就越大，意味著穿過(guò)這個(gè)面的磁感線條數(shù)越多。過(guò)一個(gè)平面若有方向相反的兩個(gè)磁通量，這時(shí)的合磁通為相反方向磁通量的代數(shù)和。即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量。磁通量變化ΔФ

＝Ф2－Ф1是某兩個(gè)時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)平面S的磁通量之差，即ΔФ取決于末狀態(tài)的磁通量Ф2與初狀態(tài)磁通量Ф1的代數(shù)差磁通量的變化一般有三種形式

1、B不變，有效面積S變化

2、B變化，S不變

3、B和S同時(shí)變化磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1末態(tài)磁通量初態(tài)磁通量

兩根直導(dǎo)線通以如圖的電流，且將磁場(chǎng)分成了四個(gè)區(qū)域，則這四個(gè)區(qū)域中，磁場(chǎng)加強(qiáng)的是哪個(gè)區(qū)域？ⅡⅠⅣⅢⅠ、

Ⅲ想一想某地地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量是3.0×l0-5T，豎直分量是4.0×10-5T，則地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為_(kāi)_________，方向?yàn)開(kāi)__________________________________，在水平面上，面積為5m2的范圍內(nèi)，地磁場(chǎng)的磁通量為_(kāi)___________Wb。5.0×l0-5T與豎直方向成37°斜向下（或斜向上）2.0×10-4練一練：例1：如圖所示，兩個(gè)同心放置的平面金屬圓環(huán)，磁場(chǎng)垂直于圓環(huán)從紙面穿出，則通過(guò)兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb間的關(guān)系是()A．Φa＞Φb

B．Φa＜ΦbC．Φa＝Φb

D．不能確定abC例2、如圖所示，兩個(gè)同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過(guò)圓心且與環(huán)面垂直，則穿過(guò)兩環(huán)的磁通量Фa和Фb大小關(guān)系為(

)A.均向上，Фa＞Фb

B.均向下，Фa＜Фb

C.均向上，Фa＝Фb

D.均向下，無(wú)法比較A變式訓(xùn)練：如圖所示，套在條形磁鐵外的三個(gè)線圈，其面積之間的關(guān)系為S1

＞S2=S3

，且“3”線圈在磁鐵的正中間。設(shè)各線圈中的磁通量依次為Φ1

、Φ2、Φ3

則它們的大小關(guān)系是()A.Φ1>Φ2>Φ3B.Φ1>Φ2=Φ3

C.Φ1<Φ2<Φ3D.Φ1<Φ2=Φ3NS123C例3、如圖所示,一矩形線框,從.abcd位置移動(dòng)到a′b′c′d′位置的過(guò)程中,關(guān)于穿過(guò)線框的磁通量情況下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動(dòng))()A.一直增加B.一直減少C.先增加后減少D.先增加,再減少直到零,然后再增加