2018版高中物理第2章磁及其应用第2节磁场的描述与磁通量学案鲁科版

第2节磁场的描述与磁通量
学习目标知识脉络
1.知道磁感线，会用磁感线描述磁场．(重
点)
2.知道磁感应强度的定义及方向，会用磁
感应强度描述磁场．(重点、难点)
3.理解磁通量及其定义，掌握公式Φ＝
BS.(重点)
描述磁场的磁感线
[先填空]
1．为了形象地描述磁场，英国物理学家法拉第提出用磁感线来描述磁场．
2．磁感线：与描述电场的方法类似，在磁场中画出一些有方向的假想曲线，在这些曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同．磁场有强弱之分，越靠近磁极的地方磁感线越密，对应的磁场越强．
[再判断]
1．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．(×)
2．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(√)
[后思考]
磁体内部和磁体外部磁感线的方向是怎样的？
【提示】磁体外部磁感线方向从N极指向S极，磁体内部磁感线方向从S极指向N 极．
磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一系列曲线．实验时可以用被磁化的铁屑显示磁感线的分布，但不能认为磁感线是由铁屑排列而成的．磁体周围的磁感线应分布在一个三维空间内．对于磁感线的认识还要注意以下几点：
1．在磁体外部磁感线从N极到S极，在磁体内部从S极到N极．
2．磁感线是闭合的曲线．
3．磁场中任意两条磁感线不能相交，也不能相切．
4．磁场中未画磁感线的地方，并不表示那里没有磁场．
5．磁感线上某点的切线方向、小磁针在该点静止时N极的指向、小磁针N极受力方向
表示该点的磁场方向．
6．匀强磁场的磁感线是等间距、互相平行的直线．
1．关于磁感线，下列说法中正确的是( )
A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B．磁感线总是从N极到S极
C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交
【解析】磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场的方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以C正确，A不正确．在磁铁外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D不正确．【答案】 C
2．(多选)如图2­2­1所示是几种常见磁场的磁感线分布示意图，下列说法正确的是( )
【导学号：18152043】
图2­2­1
A．(a)图中a端是磁铁的S极，b端是磁铁的N极
B．(a)图中a端是磁铁的N极，b端是磁铁的S极
C．(b)图是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极．d端是S极
D．(b)图是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d端是N极
【解析】题图(a)是条形磁铁外部磁感线分布示意图，外部磁场的磁感线是从磁铁的N极出来，进入磁铁的S极，故A正确，B错误．题图(b)是两异名磁极间的磁感线分布示意图，磁感线仍然是从N极出来，进入磁铁的S极，故C错误，D正确．
【答案】AD
磁感线是人为画出的一些假想的曲线，其目的是为了形象地描述磁场的强弱及方向，掌握磁感线的基本规律能很好地处理此类问题.
磁感应强度
[先填空]
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．
2．方向：磁感应强度是矢量，既有大小，又有方向．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场的方向，它在通过该点的磁感线的切线方向上，与放在该点的小磁针静止时N极所指的方向一致．
3．单位：在国际单位制中是特斯拉，简称特，符号是T.
4．物理意义：描述磁场强弱的物理量．穿过垂直于磁感线单位面积的磁感线越多，对应的磁感应强度越大，磁场也就越强．
[再判断]
1．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向．(√)
2．小磁针N极受力的方向就是该处磁感应强度的方向．(√)
[后思考]
想一想，磁场的方向有哪几种表达方式？
【提示】磁场的方向可有以下三种表达方式：
(1)小磁针静止时N极所指的方向，也就是N极受力的方向．
(2)磁场的方向就是磁感应强度B的方向．
(3)磁感线上某点的切线方向即为该点的磁场方向．
1．磁感应强度的物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量．
2．磁感应强度的决定因素：仅由场源来决定．
3．磁感应强度的标矢性：
(1)其大小描述磁场的强弱，同一小磁针受力越大表明该处磁感应强度越大，它在数值上等于垂直穿过单位面积的磁感线条数；
(2)其方向就是N极在该点的受力方向，也就是该点磁场的方向，即磁感线在该点的切线方向．
3．(多选)下列关于磁感应强度的说法中正确的是( )
A．磁感应强度是矢量，用来表示磁场强弱和方向的物理量
B．小磁针北极在磁场中受力的方向是唯一的，能比较客观地描述磁感应强度的方向C．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大
D．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关
【解析】 关于磁感应强度的概念有以下内容：第一，是矢量，大小等于垂直穿过单位面积的磁感线条数，方向是小磁针北极在磁场中的受力方向；第二，物理意义，反映磁场强弱的物理量，从力的角度描述了磁场的性质，磁场强的地方放入磁极受到的力一定大；第三，单位是特斯拉，本题没有考查磁感应强度的单位．根据完整的物理概念，本题选A 、B 、C.
【答案】 ABC
4．(多选)关于磁感应强度的方向，下列说法中正确的是( )
【导学号：18152044】
A ．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
B ．磁场中某点的磁感应强度的方向就是通过该点的磁感线的切线方向
C ．磁场中某点磁感应强度的方向就是小磁针在该点静止时北极的指向
D ．磁场中某点磁感应强度的方向就是小磁针在该点受磁场力的方向
【解析】 根据磁感应强度的方向特点，可判定选项A 、B 、C 正确．选项D 错，应为小磁针N 极受力的方向．
【答案】 ABC
5．关于磁感应强度，下列选项中正确的是( )
A ．磁感应强度是标量，但有正负
B ．磁感应强度的大小由磁场本身决定
C ．在磁场中的同一位置，磁感应强度可以不同
D ．磁感应强度只能用来描述磁场的强弱
【解析】 磁感应强度是矢量，所以选项A 错．磁感应强度是描述磁场性质的物理量，由磁场本身决定，与其他因素无关，选项B 对．在磁场中的同一位置，磁感应强度的大小和方向是确定的．磁感应强度既可以描述磁场的强弱，也可以描述磁场的方向，所以选项C 、D 错．
【答案】 B 磁 通 量
[先填空]
1．定义：在磁场中穿过某一面积S 的磁感线条数定义为穿过该面积的磁通量．
2．公式：Φ＝BS ，注意：此公式只适用于B 与S 垂直的情况．
3．单位：在国际单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb.
4．磁通密度：由公式Φ＝BS 得B ＝ΦS
，可以理解为磁感应强度是垂直通过单位面积的磁通量，即磁通密度．其对应的单位为Wb/m 2.
[再判断]
1．磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量．(×)
2．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．(×)
[后思考]
在大量的电磁仪器中，磁场的应用非常广泛，而匀强磁场占据着非常重要的地位，你知道什么样的磁场是匀强磁场吗？
【提示】如果在磁场中的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．在两个正对的距离很小的异名磁极之间的磁场是匀强磁场．匀强磁场的磁感线是间距相等的一组平行线．
1．磁通量指的是穿过磁场中某一面积的磁感线条数，是针对某一面积而说的．
2．在匀强磁场中，穿过与磁场方向垂直、面积为S的平面的磁通量Φ＝BS，若磁感线与平面不垂直时，如图2­2­2所示，可用投影的方法，将平面向垂直于磁场方向上投影，即可得到磁通量的一般公式Φ＝BS′＝BS cos θ.
图2­2­2
3．磁通量是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分，其正负仅表示磁感线的贯穿方向，一般来说，如果规定磁感线从正面穿过时为正值，那么磁感线从反面穿过时为负值．
6．关于磁通量的描述，下列说法正确的是( )
A．位于磁场中的一个平面垂直磁场方向时，穿过该平面的磁通量最大
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是相等
【解析】由磁通量的一般公式Φ＝BS cos θ可知，磁通量不但与B、S有关，还与平面与该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角有关．Φ＝0，B不一定为0，Φ越大，B 也不一定越大．故选A.
【答案】 A
7．如图2­2­3所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为________；若使框架绕轴OO′转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为________. 【导学号：18152045】
图2­2­3
【解析】 平面与磁感应强度垂直时Φ＝BS ；若逆时针转过60°角，Φ＝BS cos 60°＝12BS ，若转过90°角，没有磁感线穿过平面Φ＝0. 【答案】 BS 12
BS 0
1投影法与分解法是计算磁通量的两种重要方法，实际计算时可任选一种； 2穿过线圈的磁通量与线圈匝数无关；
3要特别注意θ角的含义，不能死套公式，以免出错；
4由ΔΦ＝Φt －Φ0计算磁通量的变化时，要注意Φt 和Φ0的正负.。