3.2 磁场 磁通量

泰兴市第四高级中学横垛分校高二物理教学案

第二节 磁感应强度 磁通量

主备人：吕亚明 2012-10-19

学习目标：1.知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位． 2．会用磁感应强度的定义式进行有关计算．

3．知道匀强磁场、磁通量的概念，会用磁通量的公式进行简单的计算． 4．了解利用安培力测定磁感应强度的原理．

重点难点：磁感应强度的理解和应用，磁通量的计算和应用． 一、磁感应强度

1．探究影响通电导线受力的因素

(1)将一根________水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场的方向______． (2)控制变量法

①保持磁场中直导线的长度不变，改变_________，通过观察___________大小来比较磁场力大小．

②保持电流不变，改变磁场中______________，通过观察直导线_____大小来比较磁场力大小．

(3)结论：通电直导线与磁场_________时，磁场对通电导线作用力的大小与_________和________都成正比．

2．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的________跟电流I和导线长度L的乘积IL的______叫做通电导线所在处的磁感应强度．

3．意义：描述磁场的____________的物理量，表示符号为___.

4．定义式：B＝______.

5．方向：小磁针静止时_____所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，也是_____的方向．

磁感应强度B为矢量，它有大小及方向，分别表示磁场的强弱与方向，两个磁场叠加时，应用矢量叠加的方法来运算．

N6．单位：特斯拉，简称___，符号_ _, 1_ _＝1

A·m二、匀强磁场

1．定义：______ _____处处相同的磁场． 2．磁感线：间隔相同的_____ __． 3．实例：距离很近的两个异名磁极间的磁场 特别提醒：

F

1．在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力

IL的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，这可能是电流方向与B的方向在一条直线上的原因造成的．

F

2．磁感应强度B的大小只取决于磁场本身的性质，与F、I、L无关．对于定义式B＝，IL不能理解为B与F成正比，与IL成反比．

3．磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时N极所指的方向，或者是N极所受磁场力的方向，其大小根据电流元受力来计算．通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向．

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4．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．

5．我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小，因此要把电流元放入磁场中这一点，这要求电流元要足够短．

例1．关于磁感应强度的大小及方向，下列说法正确的是( )

F

A．由B＝可知，B与F成正比，与IL成反比

IL

B．一小段通电直导线在某处不受磁场力作用，说明此处磁感应强度一定为零

C．若有一小段长度为L、通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处F

磁感应强度大小一定是 IL

D．磁场中某点的磁感应强度方向与放在该点的小磁针N极所受磁场力方向一致 三、磁感应强度B与电场强度E的比较

磁感应强度B 电场强度E 物理意义 描述磁场的性质 描述电场的性质 共同点 定义式 特点 共同点 方向 不同点 共同点 不同点 都是用比值的形式下定义 FFB＝，通电导线与B垂直，E＝ ILqB与F、I、L无关 E与F、q无关 矢量 小磁针N极的受力方向，表放入该点正电荷的受力方示磁场方向 向，表示电场方向 都遵从矢量合成法则 合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和 1 T＝1 N/(A·m) 合场强等于各个电场的场强E的矢量和 1 V/m＝1 N/C 场的叠加 单位 例2．下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是( ) ．A．电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同 B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同

C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同 D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同

四、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．单位：_____，简称韦，符号____,1____＝1 T·m2.

3．引申：B＝ ，因此磁感应强度B又叫__________． 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)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．

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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，则磁感线从此面穿出时即为负值．

(2)若同时有磁感线沿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ΔΦ＝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.但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.

例3．有一个矩形线圈，线圈平面与磁场方向成α角，如图3－3－2所示．设磁场为匀强磁场，磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量为多大？

图3－3－2

巩固练习

1.下列说法中正确的是( )

A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到磁场力F

F

与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值即B＝. IL

B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零

F

C．磁感应强度B＝只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以

IL

及通电导线在磁场中的方向无关

D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向

2.下列关于磁感应强度的说法正确的是( )

A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大

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

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和方向无关

3.在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm、通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为( ) A．零

B．10 T，方向竖直向上 C．0.1 T，方向竖直向下

D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向

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4.在磁场中某一点放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长1 cm，电流为5 A，所受磁场力为5×10－2 N．求：

(1)这点的磁感应强度是多大？

(2)若让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？

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