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1、磁场 磁感应强度【教学结构】一、复习初中学过的关于磁场的知识1. 永磁铁，电流产生的磁场，注意关于地磁场的知识，指明地球的地理北极 是地磁场的S极（指南极），地理的南极是地磁场的N极（指北极）。2. 磁感线：条形磁体，马蹄形磁体的磁感线分布，能准确绘出。3. 直线电流，通电螺线管的磁场，会用安培定则判断磁场方向， 绘出磁感线。4. 磁极之间相互作用：同名磁极互相推斥，异名磁极 互相吸引。二、磁场1. 磁极对磁极的作用是磁极在周围产生磁场而对另一个 磁极发生作用。2. 电流产生磁场对磁极发生作用如图 1 所示。小磁针 发生偏转，磁铁可产生磁场，电流也能产生磁场， 电和磁是有密切联系的。3. 磁场
2、对电流产生磁场力，如图 2 所示， （注意做好这个实验）4. 电流和电流之间也会通过磁场发生相互作用 如图 3 所示。应分析清楚：电流之间相互作用不是 电流对电流直接发生作用，而是左边电流产生磁场 对右边电流发生作用。可见，磁极和磁极之间， 磁极和电流之间，电流和电流之间相互作用都 是通过磁场来传递的。三、磁电象的电本质1. 磁极和电流同样能产生磁场，磁场对磁极 和电流都有磁场力作用，说明磁极的磁场 和电流的磁场有相同本质，都是由电荷的运动产生的。2. 罗兰实验：把大量电荷加在一个橡胶圆盘上 让圆盘以中心为轴转动，盘上电荷转动， 使附近的小磁针发生偏转。改变圆盘转动方向， 改变电荷正负，小磁针
3、偏转方向也发生变化。 实验证明，运动的电荷（电流）产生磁场，磁场对运动电荷（电流），有磁场力作用，所有的磁现象都可以规结为运动电荷（电流）之间通过磁场而发生相 互作用。3. 磁化和退磁：（ 1 ）分子电流：在原子，分子等物质微粒内部都 存在一种环形电流，分子电流使小微粒成为一 个小磁体，如图 4 所示。，皋 L J（2）磁化：使不具有磁性的物体具有磁性 该物体被磁化。一根软铁棒磁化前，大量分子电流排列杂乱无章，磁场互 相低消，而不显磁性，如图 5 甲所示。 受到外磁场作用，分子电流取向基本 一致如图 5 乙所示，软铁棒具有磁性。两端形成磁极。（3）退磁：使物体失去磁性。磁体受到高温或猛 烈撞击
4、，而使分子电流的取向变得杂乱无章，而不显磁性。四、磁感应强度1. 磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。 磁场的方向：在某处 N 磁极所受磁场力的方向即为该处磁场的方向。2. 磁场强弱的描述。通电直导线在磁场中受磁场力大小与下列各量有关：* 通电直导线与磁场方向的夹角，来通电直导线在磁场中的长度，通电电流强度， 在磁场中的位置。结合上面四个图表，让通电直导线与所在处磁场垂直，改变 电流强度和导线长度，测完导线受磁场力情况，实验结果表明所受磁场力大小F 与导线长度和电流强度的乘积 IL 成正比，即 F/IL 为恒量。在磁场中不同地方 F/IL 不同， F/IL 大的地方，表示一
5、定长度的通电直导线受到磁场力越大，即该处磁场 越强。FB = 7L定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力 F 跟电流强度 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫做在该处的磁感应强度。 B 表示磁感应强度，B 是矢量大小由上式所示，方向即为该处磁场的方向。3. 磁感应强度的单位：特斯拉，国际符号T，1T=1N/Am,长为lm,通电流 强度为 1A 的直导线，所受磁场的力为 1N 时，该处磁感应强度为 1T。4. 匀强磁场：在某一区域里，磁感应强度的大小和方向都相同，这区域就叫 匀强磁场。五、磁感线：形象描述磁场的磁感应强度分布情况的一组曲线，不是真实存在的 曲线。l. 磁感线描
6、述方法：磁感线上某一点切线方向表示该点的磁感应强度的方向，磁感线疏密表示磁感应强度的大小。磁感线密的 地方磁感应强度大。2. 磁感线是闭合的，如通电螺线管，图 6 所示， 每条磁感线都是从 N 极发出再回到 S 极， 在管内从 S 极指向 N 极而闭合。在管内磁感线为互相平行的。注意与电场线的区别，电场线不闭合，它是从正电荷发出终止于负电荷。3. 任何两条磁感线都不相交。4. 匀强磁场的磁感线应是互相平行的直线，通电螺线管中间为匀强磁场。两 个正对磁极中间部分为匀强磁场如图 7 所示。5. 几种状况下电流的磁场线，如图8中甲，为通电直导线的磁感线中间的 表示电流垂直纸面向里。图7中乙，直线电流
7、左测磁场方向向外，右侧向里，离导线越远N r 5磁感线应越疏。丙为通电圆环的磁场，环内 荃_-外的磁场方向刚好相反。丁为通电线框一匝在-、纸面上的投影，其磁场分布如图。;上边 表示电流方向为垂直纸面向外。六、磁通量 为下一章研究问题的需要而提出的一个物理量。1. 定义：磁感应强度 B 与面积 S 的乘积，叫穿过这个面的磁通量，用 表 示磁通量，则y=BS。结合磁感线的概念，又可理解为，磁通量所表示的就是穿 过磁场中某个面的磁感线的条数。共2. 如何理解磁感线穿过某个面，如图9所示。 匚図平面ABCD的面积为S。当平面ABCD与磁感应强度方面平行，无磁感线穿过，若让平面_以过AD、BC中点的直线
8、为轴转动，随转角增：大，穿过平面磁通量增大，当平面与磁感线垂直时， 磁通量最大。可见在计算磁通量时，应注意平面面积应取与磁感应强度垂直的面 积。3. 磁通量单位：韦泊，国际符号Wb lWb=lTm2即：在磁感应强度为1T的bb匀强磁场中，穿过跟磁场垂直的面积为lm2的平面的磁通量为1Wb。b4. 磁感应强度B =，磁感应强度又可理解为单位面积的磁通量。磁感应强S 度又称为磁通密度，简称为磁密。【解题要点】 例一、关于磁感线的性质和概念，下面说法正确的是 A. 磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向B. 磁场中任意两条磁感线均不相交C. 铁霄在磁场中的分布曲线就是磁感线D. 磁感线总是
9、从磁体的N极指向S极 解析：磁感应强度的方向就是磁场的方向，磁感线的切线方向就是磁场方向，因此磁感线的切线方向就是该处磁感应强度方向，选项 A 是正确的。两条磁感线 相交就说明在两线相交处有两个切线方向，即两个磁感应强度方向，这是不可能 的，磁场中某点磁感应强度方向只有一个，因此两条磁感线不能相交，选项 B 是正确的。磁感线是为形象描述磁场而设置的铁霄的分布曲线只能证明磁感线描 述磁场的方法是正确的，而不是磁感线，选项C是错误的。在通电螺线管内部, 在条形磁体内部的磁感线应是从 S 极指向 N 极，选项 D 是错的。本题的答案是： A、 B。准确掌握磁感线物理意义和描述方法是本章重点内容之一，
10、不能忽视。 例二、在下列单位中相当于特斯拉的是 A.韦泊/米2B.牛/ （安米）C.牛/ （库米）D.伏米/秒 2解析：物理单位是我们学好物理必须掌握的内容，物理单位不是人们意造的，而是根据物理意义决定的。磁感应强度B 又称磁通密度B = ,为磁通量，S单位是韦泊， S 是面积，单位是米 2，所以特斯拉又相当于韦泊/米 2，选项 A 是F正确的。同样方法，B =，所以B选项也IL是正确的。 C、D 选项均不正确。例三、如图 10 所示，匀强磁场的磁感应强度为 B =0.2 T ，线框面积为 S =0.3m 2 穿过线框的磁通量=。当线框转过60时，穿过框的磁通量=。在这过程磁通量 （填增加、不
11、变、减少），其改变量忖，当线框再转过30时，穿过线框的磁通量=，整个过程中磁通量变化值机=，线框在最后位置时磁通密度大小为。解析：磁通量i=B S=0.2X0.3=0.06W，此线框平面与B垂直，当线框自此 1b位置转过60。时，线框在图示位置上的投影面积为 ScoS60 =-S=0.15m2， 2%=B斗 S=0.2X 0.15=0.03Wb，磁通量变化是减少，=0.030.06=-0.03巴，线 框再转过30时，线框平面与B平行，（|）3=0整个过程磁通量变化=00.06= 0.06Wb。此时此位置磁感应强度B仍为0.2T，磁通密度为0.2Wb/m2, B在数值 bb 上等于磁通密度，而其
12、大小不是由磁通密度决定的。在通过磁通密度计算 B 时，也应是B =， S为与磁感应强度方向垂直的面积。S【课余思考】1. 磁感应强度的物理意义是什么？ 2. 磁感线如何描述磁场？3. 计算磁通量时应注意什么？ 4. 磁感应强度，磁通量的单位是如何 规定的。【同步练习】1. 如图11所示，在水平放置的条形磁铁的中部竖 一 放两个圆环A、B，A环所围面积小于B环所围面积， 则穿过两环磁通量的大小关系是（ ）A. A= BB ABD.无法判断AB2. 边长为 20cm 的正方形导线框处于磁感应强度为2X 10-2T的匀强磁场中。现使导线框平面从与磁场平行的位 置变化到与磁场方向垂直的位置，求此线框穿过磁通量的范围。参改答案】1. C2.0 10-4 Wb
