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1、第十三章第十三章电磁感应与电磁波初步电磁感应与电磁波初步学习目标学习目标1.结合生活情境结合生活情境,认识磁场有强弱认识磁场有强弱;通过类比电场强度通过类比电场强度,知道磁感知道磁感应强度是描述磁场强弱的物理量应强度是描述磁场强弱的物理量,知道磁感应强度的概念知道磁感应强度的概念;理解理解匀强磁场的特点匀强磁场的特点.进一步体会微元法和利用物理量之比定义物理进一步体会微元法和利用物理量之比定义物理量的方法量的方法.2.通过对磁感线疏密程度的研究通过对磁感线疏密程度的研究,建立磁通量的概念建立磁通量的概念,会计算匀强会计算匀强磁场中通过某一面积的磁通量磁场中通过某一面积的磁通量.3.了解中国古代
2、在指南针使用方面的情况了解中国古代在指南针使用方面的情况,激发民族自豪感激发民族自豪感.2磁感应强度磁感应强度磁通量磁通量知识点一知识点一磁感应强度磁感应强度答案答案:电磁铁的磁场更强电磁铁的磁场更强,用磁感应强度描述磁场的强弱用磁感应强度描述磁场的强弱.1.巨大的电磁铁能吸引几吨的钢材巨大的电磁铁能吸引几吨的钢材,小磁体只能吸引几枚铁钉小磁体只能吸引几枚铁钉,电电磁铁和小磁体哪个产生的磁场强磁铁和小磁体哪个产生的磁场强?用什么物理量描述磁场的强弱用什么物理量描述磁场的强弱?2.类比电场强度的概念类比电场强度的概念,我们能用小磁针我们能用小磁针N极受力的大小和方向来极受力的大小和方向来确定某点
3、磁场的强弱和方向吗确定某点磁场的强弱和方向吗?为什么为什么?答案答案:用小磁针用小磁针N极的受力方向可以判断某点磁场的方向极的受力方向可以判断某点磁场的方向,但由于但由于N极不能单独存在极不能单独存在,很难测量很难测量N极受力的大小极受力的大小,故不能用小磁针故不能用小磁针N极极受力的大小确定磁场的强弱受力的大小确定磁场的强弱.3.电流元电流元:在物理学中在物理学中,把很短一段通电导线中的电流把很短一段通电导线中的电流I与导线长与导线长度度l的的叫作电流元叫作电流元.4.通电导线与磁场方向垂直时通电导线与磁场方向垂直时,它受力的大小既与导线的长度它受力的大小既与导线的长度l成成,又与导线中的电
4、流又与导线中的电流I成成,即与即与I和和l的乘积的乘积Il成正比成正比,用公式表示就是用公式表示就是.乘积乘积Il正比正比正比正比F=IlB5.磁感应强度磁感应强度.(1)磁感应强度是表征磁感应强度是表征的物理量的物理量,在导线与磁场在导线与磁场垂直时垂直时,有关系式有关系式B=.(2)在国际单位制中在国际单位制中,磁感应强度的单位是磁感应强度的单位是,简称简称,符号是符号是.(3)地磁场在地面附近的磁感应强度的平均值地磁场在地面附近的磁感应强度的平均值为为,电动电动机或变压器铁芯中磁场的磁感应强度为机或变压器铁芯中磁场的磁感应强度为.(4)磁感应强度是磁感应强度是(选填选填“矢量矢量”或或“
5、标量标量”),它的方向就它的方向就是该处是该处.磁场强弱磁场强弱特斯拉特斯拉特特T510-5T0.81.7T矢量矢量小磁针静止时小磁针静止时N极所指的方向极所指的方向知识点二知识点二匀强磁场匀强磁场1.图甲为两个平行放置的异名永久磁体磁极间的磁场分布图甲为两个平行放置的异名永久磁体磁极间的磁场分布,图乙图乙为两个平行放置的通电线圈之间的磁场分布为两个平行放置的通电线圈之间的磁场分布.观察图甲中除边缘观察图甲中除边缘部分和图乙中中间区域的磁感线有什么特点部分和图乙中中间区域的磁感线有什么特点?答案答案:磁感线均为间隔相等的平行直线磁感线均为间隔相等的平行直线.甲甲乙乙2.如果磁场中各点的磁感应强
6、度如果磁场中各点的磁感应强度的的、,这个这个磁场叫作匀强磁场磁场叫作匀强磁场.3.匀强磁场的磁感线用一匀强磁场的磁感线用一些些表表示示.大小相等大小相等方向相同方向相同间隔相等的平行直线间隔相等的平行直线知识点三知识点三磁通量磁通量1.如图所示如图所示,在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一有一个与磁场方向垂直的面个与磁场方向垂直的面,面积为面积为S.BS磁通量磁通量磁通磁通韦伯韦伯Wb垂直磁场垂直磁场2.如图所示如图所示,一水平方向的匀强磁场一水平方向的匀强磁场,磁感应强度为磁感应强度为B.面积为面积为S的的矩形线圈矩形线圈abcd水平放置水平放置.答案答案:没有磁感线
7、穿过线圈没有磁感线穿过线圈.磁通量为磁通量为0.(1)此时有磁感线穿过线圈吗此时有磁感线穿过线圈吗?磁通量是多少磁通量是多少?(2)线圈如何放置线圈如何放置,穿过线圈的磁感线条数最多穿过线圈的磁感线条数最多?穿过线圈所围面穿过线圈所围面积的磁通量最大积的磁通量最大?磁通量的最大值为多少磁通量的最大值为多少?答案答案:线圈垂直磁场放置时线圈垂直磁场放置时,穿过线圈的磁感线条数最多穿过线圈的磁感线条数最多,穿过这穿过这个面积的磁通量最大个面积的磁通量最大,磁通量的最大值为磁通量的最大值为BS.3.如图所示如图所示,非匀强磁场中非匀强磁场中,S1和和S2两处磁感线的疏密不同两处磁感线的疏密不同.(1
8、)如果在如果在S1和和S2处处,在垂直纸面方向取同样的面积在垂直纸面方向取同样的面积,穿过哪个面积的穿过哪个面积的磁感线条数较多磁感线条数较多?穿过哪个面积的磁通量较大穿过哪个面积的磁通量较大?穿过某一面积的磁穿过某一面积的磁感线条数和穿过该面积的磁通量什么关系感线条数和穿过该面积的磁通量什么关系?答案答案:S1处磁感线密处磁感线密,穿过穿过S1处的面积的磁感线条数较多处的面积的磁感线条数较多.S1处磁感处磁感应强度大应强度大,由于面积相等由于面积相等,根据根据=BS,所以穿过所以穿过S1处的面积的磁通量处的面积的磁通量较大较大.穿过某一面积的磁感线的条数反映穿过这一面积的磁通量穿过某一面积的
9、磁感线的条数反映穿过这一面积的磁通量.(2)如果如果S2处所选的面积增大处所选的面积增大,使穿过使穿过S1处所选面积的磁感线都处所选面积的磁感线都穿过穿过S2处的所选面积处的所选面积,试在图中画出试在图中画出S2处所选的面积处所选的面积,穿过它们穿过它们的磁通量有什么关系的磁通量有什么关系?答案答案:如图所示如图所示,穿过穿过S1和和S2处所选面积的磁感线条数相等处所选面积的磁感线条数相等,穿穿过它们的磁通量也相等过它们的磁通量也相等.小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”).).1.电流元在磁场中受到的作用力越
10、大电流元在磁场中受到的作用力越大,磁感应强度越磁感应强度越大大.()2.磁感应强度由磁场本身的性质决定磁感应强度由磁场本身的性质决定,与放不放电流元无关与放不放电流元无关.()3.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向.()4.磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量.()5.磁通量越大磁通量越大,磁感应强度越大磁感应强度越大.()6.穿过某一面积的磁通量为穿过某一面积的磁通量为0,该处磁感应强度不一定为该处磁感应强度不一定为0.()7.将一平面置于匀强磁场中的任何位置将一平面置于匀强磁场中的任何位置,穿过该平面
11、的磁通量总相穿过该平面的磁通量总相等等.()探究一磁感应强度探究一磁感应强度问题情境问题情境如图所示如图所示,直导线水平悬挂在磁体的两极间直导线水平悬挂在磁体的两极间,导线的方向与磁场的导线的方向与磁场的方向垂直方向垂直.导线中的电流大小可以由外部电路控制导线中的电流大小可以由外部电路控制,用电流表测量用电流表测量.分别接通分别接通“2、3”和和“1、4”,可以改变导线通电部分的长度可以改变导线通电部分的长度.1.接通接通“2、3”时时,观察悬线摆动的角度观察悬线摆动的角度,然后断开然后断开“2、3”,接通接通“1、4”,保持电流不变保持电流不变,可以观察到什么现象可以观察到什么现象?此现象说
12、明什么此现象说明什么?答案答案:电路由接通电路由接通“2、3”改为接通改为接通“1、4”,导线通电部分变长导线通电部分变长,可以观察到悬线与竖直方向的夹角变大可以观察到悬线与竖直方向的夹角变大.说明电流一定时说明电流一定时,通电通电导线越长导线越长,导线受力越大导线受力越大.2.接通接通“2、3”时时,使导线中的电流变大使导线中的电流变大,可以观察到什么现象可以观察到什么现象?此现象说明什么此现象说明什么?答案答案:悬线与竖直方向的夹角变大悬线与竖直方向的夹角变大.说明导线长度一定时说明导线长度一定时,电流变电流变大大,导线受力变大导线受力变大.3.根据上述实验现象分析根据上述实验现象分析,通
13、电直导线垂直放置在磁场中受到的通电直导线垂直放置在磁场中受到的磁场力磁场力F的大小可能与什么因素有关的大小可能与什么因素有关?答案答案:磁场力磁场力F的大小可能与导线中的电流的大小可能与导线中的电流I和导线长度和导线长度l有关有关.4.如图所示如图所示,磁场中的磁场中的D、E、F三点分别三点分别放置长度很短的通电导体放置长度很短的通电导体,导体中通有电导体中通有电流流,且导体与所在位置的磁场垂直且导体与所在位置的磁场垂直.测得导体所受的磁场力情况如表中所示测得导体所受的磁场力情况如表中所示.分析表中数据分析表中数据,计算磁计算磁场力与电流和导体长度乘积的比值场力与电流和导体长度乘积的比值,你能
14、得出什么结论你能得出什么结论?位置位置电流电流长度长度磁场力磁场力DIl3FEIlFI2l2F2Il2FFIl0.5F答案答案:(1)在不同位置在不同位置,垂直磁场方向放入垂直磁场方向放入I、l相同的电流元相同的电流元,电电流元受到的磁场力与电流和导体长度乘积的比值不同流元受到的磁场力与电流和导体长度乘积的比值不同,磁场较磁场较强的地方强的地方,比值较大比值较大.(2)在同一位置在同一位置,垂直磁场方向放入垂直磁场方向放入I、l不同的电流元不同的电流元,电流元受电流元受到的磁场力与电流和导体长度乘积成正比到的磁场力与电流和导体长度乘积成正比,即电流元受到的磁即电流元受到的磁场力与电流和导体长度
15、乘积的比值相同场力与电流和导体长度乘积的比值相同.(3)磁场力与电流和导体长度乘积的比值与垂直磁场方向放置磁场力与电流和导体长度乘积的比值与垂直磁场方向放置的电流元无关的电流元无关.5.结合以上探究内容结合以上探究内容,与同学交流并思考与同学交流并思考:如何引入一个物理量如何引入一个物理量用来表征磁场的强弱用来表征磁场的强弱?渗透哪种思想方法渗透哪种思想方法?电场中哪些物理量电场中哪些物理量是采用此方法定义的是采用此方法定义的?6.决定磁感应强度的因素是什么决定磁感应强度的因素是什么?磁感应强度是否与通电导体磁感应强度是否与通电导体的受力及通过导体的电流有关的受力及通过导体的电流有关?如何判断
16、磁感应强度的方向如何判断磁感应强度的方向?答案答案:磁感应强度的大小、方向由磁场自身的性质决定磁感应强度的大小、方向由磁场自身的性质决定,与通电与通电导体的受力情况和导体中的电流情况无关导体的受力情况和导体中的电流情况无关.磁感应强度的方向磁感应强度的方向就是该处的磁场方向就是该处的磁场方向,即该处小磁针静止时即该处小磁针静止时N极所指的方向极所指的方向.过程建构过程建构磁感应强度磁感应强度B与电场强度与电场强度E的比较的比较.比较项比较项磁感应强度磁感应强度B电场强度电场强度E意义意义描述磁场的性质描述磁场的性质描述电场的性质描述电场的性质大小大小方向方向小磁针静止时小磁针静止时N极的受力方向极的受力方向表示磁场方向表示磁场方向正电荷的受力方向表示电场方向正电荷的受力方向表示电场方向单位单位1T=1N/(Am)1V/m=1N/C定义定义方式方式都是用比值法定义的都是用比值法定义的矢量矢量都是矢量都是矢量,叠加时遵从平行四边形定则叠加时遵从平行四边形定则答案答案:D【典例【典例2】(2021福建卷福建卷)(多选多选)如图如图,四条相互平行的细长直导线四条相互平行的细长直导线垂直坐标系垂
