《2017－2018学年高中物理 第5章 磁场 第3、4节 磁感应强度 磁通量 磁与现代科技教学案 鲁科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017－2018学年高中物理 第5章 磁场 第3、4节 磁感应强度 磁通量 磁与现代科技教学案 鲁科版选修3-1（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3、4节 磁感应强度_磁通量_磁与现代科技1.穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度。B为矢量，合成时遵循平行四边形定则。2把磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数称为穿过该面积的磁通量。为标量，但有正、负之分。3磁在现代科技中有磁记录和磁悬浮列车两大主要应用。一、磁感应强度1磁感应强度(1)定义：穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度，符号用B表示。(2)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T。1 T1 N/(Am)。(3)方向：B是矢量 ，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时N极所指的方向，也是小磁针N极受力的方向。(4)物理
2、意义：描述磁场的强弱和方向。2匀强磁场(1)定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。(2)特点：B处处相等。磁感线是平行且等间距的一组平行直线。(3)实例：距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场；长直通电螺线管内部(除两端附近)的磁场也是匀强磁场，如图531所示。图5313磁场的叠加如果空间有几个磁场同时存在，它们的磁场就互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各磁场在该点的磁感应强度的矢量和。二、磁通量1磁通量(1)定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数叫做穿过这个面积的磁通量。(2)计算公式：BS，此公式的适用条件：
3、匀强磁场；磁感线与平面垂直。(3)单位：在国际制单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb1 Tm2。(4)磁通量是一个只用大小就能描述的物理量，是标量。2磁通密度磁感应强度又称磁通密度，B，其中S为垂直于磁场方向的面积，表示磁感应强度等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁感线条数。三、磁与现代科技1记录与磁(1)应用：磁记录可以用来记录声音、影像，也可以用来记录其他信息。磁记录可以应用到电脑、电视、人造卫星和太空船的信息记录和传送上。(2)原理：磁记录利用电流的磁效应，读取信息利用电磁感应原理。2交通与磁(1)应用：磁技术在交通中的应用是制成了磁悬浮列车。(2)形式：磁悬浮列车有常导电磁铁吸引方
4、式和超导电磁铁相斥方式两种形式。(3)原理：运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。1自主思考判一判(1)磁感应强度的方向就是磁场方向。()(2)磁感应强度只描述磁场的强弱，而不描述磁场的方向。()(3)磁感应强度大小处处相等的区域是匀强磁场。()(4)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。()(5)磁通量越大，磁感应强度越大。()(6)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零。()2合作探究议一议(1)磁感应强度描述了磁场的什么性质？提示磁感应强度描述了磁场力的性质，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用。磁场中某一点的磁感
5、应强度由磁场自身决定，与放入的磁体或电流无关。(2)能否说磁通密度就是该处的磁感应强度？提示能。由BSn知B，即磁感应强度等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁通量，就是磁通密度。(3)关于磁场的方向有几种描述方法？提示磁感应强度的方向；小磁针N极受力的方向；小磁针静止时N极的指向；磁感线的切线方向。磁感应强度的理解磁感应强度B与电场强度E的比较磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场力的性质描述电场力的性质定义式BE大小描述磁感线的疏密表示磁感应强度的大小电场线的疏密表示电场强度的大小方向小磁针N极的受力方向，是矢量放入该点正电荷的受力方向，是矢量场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合
6、场强等于各电场的场强的矢量和单位1 T1 N/(Am)1 N/C1 V/m典例如图532所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()图532AO点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反Cc、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同思路点拨解析由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，故选项A错误；由安培
7、定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B错误；根据安培定则判断可知，两导线在c、d处产生的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项C正确、选项D错误。答案C在求解电流磁场的叠加问题时，应用的知识点有安培定则和平行四边形定则，用安培定则判断出各个电流产生的磁场的方向，再用平行四边形定
8、则求解磁感应强度的矢量和。1(多选)下列说法正确的是()A通过某平面的磁感线条数为零，则此平面处的磁感应强度一定为零B空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C平行放置的两条形磁铁异名磁极间的磁场为匀强磁场D磁感应强度为零，则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零解析：选BD磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故选项B正确；磁感应强度为零，放在该处的某平面一定无磁感线穿过，故选项D正确；穿过某一平面的磁感线的条数除与磁场强弱有关之外，还与平面的放置情况有关，若某平面无磁感线穿过，可能磁场很强，只是平面平行于磁场放置导致磁感线穿过该平面的条数为零，所以选项A错误；平行
9、放置的两条形磁铁异名磁极间的磁场不一定是匀强磁场，近距离平行放置的两异名磁极间其中间部分的磁场可认为是匀强磁场，选项C错误。2. (多选)如图533所示，A和B为两根互相平行的长直导线，通以方向相同、大小相等的电流，虚线C为在A和B所确定的平面内与A、B等距的直线，则下列说法正确的是()图533A两导线间的空间不存在磁场B虚线C处磁感应强度为零CAC间磁感应强度垂直纸面向里DCB间磁感应强度垂直纸面向外解析：选BCD由安培定则可判断出A中电流在AB间形成的磁场垂直纸面向里，B中电流在AB间形成的磁场垂直纸面向外，两电流相等，而AC区域距离电流A近，距离电流B远，依直线电流形成磁场的空间分布特点
10、知，A中电流在此区域形成的磁场比B中电流在此区域形成的磁场强，叠加后的磁场与A中电流在此区域形成的磁场方向相同，为垂直纸面向里。虚线C处与A、B等间距，合磁感应强度为零。CB区域距离电流B近，因而叠加后磁场方向与B中电流在此区域形成的磁场方向相同，为垂直纸面向外。磁通量的理解与计算1对磁通量的进一步分析(1)磁通量是标量，但有正负。当磁感线从某一平面穿入时，若规定磁通量为正值，则穿出此平面时为负值。(2)磁通量是表示穿过某平面的磁感线条数的多少，在今后的应用中往往根据穿过平面的净磁感线条数的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小。(3)B是匀强磁场的磁感应强度，S为某一平面的面积，为S与垂直于B的
11、平面的夹角，则当0时maxBS；当90时，0；当090时，有BScos 。2磁通量的变化量磁通量的变化等于末状态的磁通量减去初状态的磁通量。磁通量的变化一般有三种情况(S为平面在垂直磁场方向的投影面积)：(1)B不变，S变化，则21BS。(2)B变化，S不变，则21BS。(3)当B和S同时变化时，21，但B S。典例如图534所示，矩形线圈的面积为S，置于磁感应强度为B、方向水平向右的匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，接着让线圈平面绕垂直于纸面的水平轴沿顺时针方向转动。求线圈平面在下列情况时磁通量的变化量：图534(1)转过90；(2)转过180。思路点拨磁通量可根据BScos 进行计算，
12、计算磁通量的变化量时应注意磁通量为双向标量。解析(1)设线圈平面的法线方向与B的方向相同，即水平向右，并顺时针转动，根据BScos (为线圈平面的法线方向与磁感应强度方向间的夹角)，当转过90时，磁通量的变化量为1BS0BS。(2)当转过180时，磁通量的变化量为2BSBScos 1802BS。答案(1)BS(2)2BS此题考查了公式BScos 的应用。(1)磁通量为双向标量，转过180后的磁通量与转前的磁通量绝对值相等但符号相反。(2)当平面面积不变而转过180时，磁通量的变化量为2BS。 1关于磁通量的描述，下列说法正确的是()A置于磁场中的一个平面，当平面垂直于磁场方向时，穿过平面的磁通
13、量最大B穿过平面的磁通量最大时，该处的磁感应强度一定最大C如果穿过某一平面的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零D将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等解析：选A磁通量BScos ，其中为线圈平面和该平面沿垂直磁场方向的投影平面之间的夹角。因此，磁通量为零，磁感应强度不一定为零，C错误；磁通量最大，磁感应强度也不一定最大，B错误。同一平面置于匀强磁场中的不同位置，当平面与磁场方向之间的夹角不同时，穿过平面的磁通量也不同，故A正确，D错误。2.如图535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ef。已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁
14、场穿过圆面积的磁通量将()图535A逐渐增大B逐渐减小C始终为零 D不为零，但保持不变解析：选C直线电流产生的磁场具有对称性，穿进圆面积的磁感线的条数与穿出圆面积的磁感线条数相等，故穿过圆面积的磁通量始终为零。3.如图536所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面。若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图536ABR2 BBr2CnBR2 DnBr2解析：选B磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为r2，而并非R2，故B项对。1下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，错误的是()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极所指的方向相同解析：选A电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向，A错误，B正确。磁场中某点磁感应强度的方向，就是放在该点的小磁针N极受力的方向，C正确，也就是小磁针静止时N极所指的方向，D正确。2.如图1所示的磁场中与磁场垂直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)
