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1、第3讲 磁感应强度 磁通量,第三章 磁 场,1.通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量磁感应强度. 2.知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位. 3.掌握安培力的计算方法. 4.知道磁通量和磁通密度概念；会计算磁通量的大小.,目标定位,二、安培力的大小,三、磁通量,对点检测 自查自纠,栏目索引,一、磁感应强度,1.实验发现：在磁场中某一点，安培力F与电流I和导线长度L乘积的比值是一个 ，与I、L无关；不同点的比值 ，与所在位置的 有关，因此，我们可以用这个比值来描述磁场的性质，把它称为磁感应强度. 2.定义式：B . 3.单位：特斯拉，简称 ，符号是 ,1 T1 .
2、,答案,一、磁感应强度,知识梳理,定值,不相等,磁场强弱,T,特,定值,4.磁感应强度的方向：磁感应强度B 是 (填“矢”或“标”)量，磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的 ，也就是放在该点的小磁针 受力的方向. 5.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 和 都相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场. (2)磁感线：在匀强磁场中，磁感线是一组 而且 的直线.,答案,矢,磁场方向,N极,大小,方向,平行,等距,据公式B 知，磁场中某处的磁感应强度的大小与通电导线在该处所受磁场力F成正比，与导线中的电流I和导线长度L的乘积IL成反比，这种说法正确吗？为什么？,答案,【深度思考】
3、,答案 不正确.公式B 只是磁感应强度的定义式，磁场中某处的磁感应强度只与磁场本身有关，与该处是否放导线、导线所受磁场力以及导线的长度、通电电流大小均无关.,例1 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5 A，导线长1 cm，它受到的磁场力为5.0102 N.求： (1)这个位置的磁感应强度；,典例精析,解析答案,答案 2 T,(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A时，这一位置的磁感应强度；,解析答案,解析 磁感应强度B是由磁场自身决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该位置的磁感应强度还是2 T.,答案 2 T,(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能肯定在这
4、里没有磁场？,解析答案,解析 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：该处没有磁场；该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行.,答案 不能肯定,总结提升,总结提升,(1)在定义式B 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为沿不同方向放置导线时，同一导线受到的磁场力不相等. (2)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”，相当于静电场中电场强度公式E 中的“试探电荷”. (3)磁感应强度B是用比值法定义的物理量，其大小只取决于磁场本身的性质，与F、I、L无关，与磁场中有没有通电导线无关.,例2 如图1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
5、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( ),返回,解析答案,图1,A.O点处的磁感应强度为零 B.a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反 C.c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同 D.a、c两点处磁感应强度的方向不同,方法点拨,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
6、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,方法点拨,方法点拨,磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.,返回,1.公式：FILB . 指通电导线与磁场方向的夹角.
7、 2.对公式的理解 同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图2所示.,答案,知识梳理,二、安培力的大小,图2,ILBsin,(1)如图甲，IB，即90时，安培力最大，F . (2)如图乙，IB，即0或180时，安培力最小，F . (3)如图丙，当I与B成角时，可以把磁感应强度B分解，如图丁所示.此时F ，这是一般情况下安培力的表达式.,答案,图2,BIL,0,BILsin ,例3 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是( ),典例精析,解析答案,解析 A图中，导线不和
8、磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故FBILcos ，A正确； B图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，B错误； C图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，C错误； D图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，D错误. 答案 A,例4 如图3所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线abcd所受到的磁场的作用力的合力( ),返回,解析答案,总结提升,图3,A.方向竖直向上，大小为( 1)BIL B.方向竖直向上，大小为( 1)BIL C.方向竖直
9、向下，大小为( 1)BIL D.方向竖直向下，大小为( 1)BIL,解析 导线abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知Lad( 1)L，故线段abcd所受磁场力的合力大小FBILad( 1)BIL，导线有效长度的电流方向为ad，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确. 答案 A,总结提升,返回,总结提升,当导线垂直放入磁场时，安培力大小FILB，其中L为导线的有效长度，即连接两端点直线的长度，如图4所示.注意在丁中L2R而不等于2R.,图4,1.在磁感应强度为B 的 中，有一块 磁感线方向的面积为S的平面，我们定义 为通过这个面的磁通量，简称 ，用表示.它在数值上等于穿过这个
10、面的 . 2.公式： .国际制单位为 ，简称 ，符号是 . 1 Wb1 Tm2. 说明：当平面与磁场夹角为时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，BS . 3.适用条件：(1) 磁场；(2)磁感线与平面 . 4.引申：由于B ，因此，磁感应强度B又叫做 .,答案,三、磁通量,知识梳理,匀强磁场,垂直,BS,磁通,磁感线条数,BS,韦伯,韦,Wb,BScos,匀强,垂直,磁通密度,例5 如图5所示，线圈abcd平面与水平方向夹角60，磁感线竖直向下，线圈平面面积S0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B0.6 T，则穿过线圈的磁通量为多少？,典例精析,解析答案,总结提升,图
11、5,解析 解法一：把S投影到与B垂直的方向，则BScos 0.60.4cos 60 Wb0.12 Wb. 解法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B和垂直于线圈平面的分量B，B不穿过线圈，且BBcos ，则BSBcos S0.60.4cos 60 Wb0.12 Wb. 答案 0.12 Wb,返回,总结提升,(1)磁通量的计算 公式：BS 适用条件：a.匀强磁场；b.磁感线与平面垂直. 当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即BS. (2)磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之
12、亦然.,返回,1.(磁感应强度的理解)关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是( ) A.在B0的地方，F一定等于零 B.在F0的地方，B一定等于零 C.若B1 T，I1 A，L1 m，则F一定等于1 N D.若L1 m，I1 A，F1 N，则B一定等于1 T,解析答案,对点检测,1,2,3,4,解析 在B为零的地方，则F一定为零，而F为零时，则B不一定为零，可能B与I平行.故A正确，B错误； 若B1 T，I1 A，L1 m，根据FBILsin ，知只有B垂直于I时，FBIL1 N，故C错误； 若F1 N，I1 A，L1 m，根据FBILsin ，知只
13、有B垂直于I时，FBIL1 N，B1 T，故D错误. 答案 A,1,2,3,4,2.(磁感应强度的叠加)在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里.如图6所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( ),解析答案,1,2,3,4,图6,A.b、d两点的磁感应强度相等 B.a、b两点的磁感应强度相等 C.c点的磁感应强度的值最小 D.b点的磁感应强度的值最大,解析 如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误. a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确. 答案 C,1,2,3,4,3.(安培力的大小)如图7所示，在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受的安培力的大小.,解析答案,1,2,3,4,图7,答案 A.ILBcos B.ILB C. ILB D.2BIR E.0,4.(对磁通量的理解)如图8所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，当线圈以ab边为轴转过30和60时，穿过线圈的磁通量分别是多少？,解析答案,图8,1,2,3,4,返回,本课结束,
