13.2磁感应强度磁通量课件-高二上学期物理人教版

练习6.如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感 应强度B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为10 cm,现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C(图中未画出),圆 心均在O处,A线圈的半径为1 cm,共10匝;B线圈的半径为2 cm,只有1匝;C线圈的半径为0.5 cm,只有1匝。
穿过框架平面的磁通量为零
D.框架从图示位置转过180 °角时,
穿过框架平面的磁通量为2BS
解析：选C。根据磁通量的定义可知,穿过线圈的磁通量等于磁感应强 度与线圈垂直面积的乘积,题图所示位置的磁通量为Φ=BS,A选项错误; 使框架绕OO′转过60°角,磁通量为1/2 BS,B选项错误;线圈从图示转 过90°角时,磁通量为零,C选项正确;从初始位置转过180°角时,穿过 框架平面的磁通量大小为BS,方向与开始时相反,D选项错误。
(1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程 中,A和B线圈中的磁通量各改变了多少? (2)在磁场方向转过30°角的过程中,C 线圈中的磁通量改变了多少?
解析:(1)对A线圈,有Φ1=B1πrA2,Φ2=B2πrA2 故A线圈的磁通量的改变量为：（磁通量与线圈匝数无关）
ΔΦA=|Φ2-Φ1|=(0.8-0.4)×3.14×(1×10-2)2 Wb =1.256×10-4 Wb
人教版物理必修三 第十三章 电磁感应与电磁波初步 第二节 磁感应强度 磁通量
问题引入
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，通过电磁 力的作用列车也可以悬浮起来，而小磁体却 只能吸起几枚铁钉——磁场有强弱之分。
那么，我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
电磁起重机
讨论交流
1.电场的基本性质是什么？ 对放入其中的电荷有电场力的作用
1 2
3
N
S
解析:选C。通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数,首先 明确条形磁铁的磁感线分布情况,另外要注意磁感线是闭合的曲 线。条形磁铁的磁感线在磁体内部的方向是从S极到N极,在磁体 的外部的方向是从N极到S极,内部有多少根磁感线,外部的整个 空间就有多少根磁感线同内部磁感线构成闭合曲线。对1、2两 个圆环,磁体内部的磁感线全部穿过圆环,外部的磁感线穿过多 少,磁通量就抵消多少,所以面积越大,磁通量反而越小。Φ1< Φ2,对2、3两个圆环,3环外部的磁感线穿过的少，磁通量抵消 的少，磁通量大，Φ2<Φ3,所以有Φ1 < Φ2 < Φ3 .
实验探究方法:控制变量法
但是L怎 样变化呢？
滑动变阻器可以 改变电流的大小
1.保持导体长度L不变，改变电流的大小
现象：电流I增大，导线摆动的角度增大；电流I减小， 导线摆动的角度减小。 2.保持电流I不变，改变导线的长度
现象：通电导线L变长，导线摆动的角度增大；通电导 线L变短，导线摆动的角度减小。
将导线从磁场中撤走后,该匀强磁场的磁感应强度的大小仍
为10 T。
练习3.如图所示,长方形框架的面积为S,框架平面与磁感应强
度大小为B的匀强磁场方向垂直。下列说法正确的是( C )
A.框架在图示位置时,穿过框架平面的磁通量为0
B.框架绕OO′转过60
°角时,穿过框架平面的磁通量为
3 2
BS
C.框架从图示位置转过90 °角时,
磁感应强度数值上等于垂直穿过单 位面积的磁通量,也称磁 通 密 度 .
当B垂直S时：B=φ/S 1T=1Wb/m2=1N/A·m
磁通密度表示单位面积上的磁通量， 反映磁感线的疏密。
7.磁通量的计算
讨论交流：(1).当平面与磁场方向不垂直， 磁感应强度与平面夹角θ时，穿过的磁通 量怎样计算？
B S
θ
精确的实验表明：通电导线与磁场方向垂直时
当L不变，I越大，F越大 F I 当I不变，L越长，F越大 F L
F∝ຫໍສະໝຸດ BaiduL
即：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L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I
和L的乘积IL成正比。
二、磁感应强度 讨论交流
将F∝IL写成等式是什么样的？
F=BIL
a
b
一些磁场的磁感应强度/T
人体器官内的磁场 地磁场在地面附近的平均值 我国研制的作为α磁谱仪核心 部件的大型永磁体中心的磁场 电动机或变压器铁芯中的磁场 电视机偏转线圈内的磁场 实验室使用的最强磁场 中子星表面的磁场 原子和表面的磁场
10-13～10-9 5×10-5
0.1346 0.8 ～1.7 约0.1 瞬时103恒定37 106～108 约1012
5.匀强磁场的磁感线
I
四、磁通量
讨论交流：磁感线的疏密程度 表示了磁场的强弱。在图中， S1和S2两处磁感线的疏密不同， 这种不同是如何体现的呢？
如果在S1和S2 处，在垂直于纸面方向取同样的面积，穿 过相同面积磁感线条数多的就密，磁感应强度就大。
1.定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场 方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这 个面积的磁通量，简称磁通。符号Φ
式中 B 与导线的长度和电流的大小都没有关系。但是，在
不同情况下，B的值是不同的:即使是同样的I、L,在不同的
磁场中，或在非均匀磁场的不同位置，一般说来，导线受的 力也是不一样的。看来，B正是我们要寻找的能表征磁场强 弱的物理量——磁感应强度(magneticinduction)。
1.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I和导线长度L的乘积IL的
2.公式： Φ=BS 3.单位：韦伯（Wb）1Wb=1Tm2
B2
S2
4.磁通量是标量，且有正负. 规定磁感线从平面的某一面穿
S1
B
1
入，磁通量为正；磁感线从平 面的另一面穿入，磁通量为负。
φ1=B1S1
φ2=B2S2
规定磁感线从平面的左面穿入时磁通量为正则：φ1>0，φ2<0 正负不表大小，只表示磁感线从正面穿进还是从负面穿进
各电场的场强的矢量和
三、匀强磁场
1.定义：如果磁场的某一区域里， 磁感应强度的大小和方向处处相 同，这个区域的磁场叫匀强磁场. 2.特点：匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线 3.产生方法 ：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电 螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场.
4.常见的匀强磁场: （1）.通 电 螺 线 管 内 部 的 磁 场 . （2）.相隔很近的两个异名磁极之间的磁场. （3）.相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时， 其中间区域的磁场.
2.如何描述电场的强弱和方向？
电场强度:试探电荷所受电场力跟电荷量的比值 方向：正试探电荷的受力方向
3.磁场的基本性质是什么？
对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用
4.如何描述磁场的强弱和方向？
是否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场 中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量?
一、磁场的强弱和方向 场的方向
电流元：很短的一段通电导线中的 电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL.
电流元是理想模型，不存在孤立 的电流元，可以用较长的通电导 线来检验匀强磁场
思考3：通电导线所受磁场力的大小与什么有关呢？
猜想影响通电导线受力的因素：导线长度、电流大小、磁场 的不同、放置的位置（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹 角受力情况不同）
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,磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁 针静止时N极所指的方向。故只有A项错误。
A
练习5.如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积之
间的关系为 S1 ＞ S2 = S3 ，且 “3”线圈在磁铁的正中 间。设各线圈中的磁通量依次为 Φ1 、 Φ2 、 Φ3 则它 们的大小关系是（ C ）
A. Φ1 > Φ2 > Φ3 C. Φ1 < Φ2 < Φ3
B. Φ1 > Φ2 = Φ3 D. Φ1 < Φ2 = Φ3
5.磁通量的物理意义 磁通量反映了穿过这个平面的磁感 线条数。
当平面有相同方向磁感线同时穿过 时，总磁通量为各磁通量之和；当 平面有相反方向磁感线同时穿过时， 总磁通量为各磁通量之差的绝对值。
φA=φ1+φ2=B1S+B2S
φB=φ1-φ3=B1S-B3S
B1
S
A图 B2
B1
S
B3
B图
6.磁通密度 同一平面垂直磁场方向放置，在磁感应强度越大的地方，磁 感线分布越密集，穿过该平面的磁通量越大。
电场强度方向： 规定：正试探电荷的
受力方向
+Q +q E
场源电荷 试探电荷
磁场的方向： 规定：小磁针静止时N极所指 的方向为该点的磁场的方向。
S
N
2.磁场的强弱 电场强度E的大小
E F q
+Q +q E
场源电荷 试探电荷
思考1.能否用测量N极受力的大小来确定磁场的强弱？ 不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为 零，因而不能用测量N 极受力的大小来确定磁场的强弱。 思考2.磁场除对磁体有作用力外还对谁有作用力？ 通电导体 能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？
练习2.在匀强磁场中某处垂直放入一个长度为l=20 cm、通电
电流I=0.5 A的直导线,测得它受到的磁场力F=1.0 N,现将该
通电导线从磁场中撤走,求该匀强磁场的磁感应强度的大小。
解析：由于导线与磁场方向垂直,则由公式B= F/Il 知, ×0.2)T =10 T,
由于磁感应强度的大小与磁场中是否放导线没有关系,因此
8.磁通量的变化
B
ΔΦ＝Φ2－Φ1
S
(1)磁感应强度B不变，
B
B
有效面积S变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS.
(2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变，则：
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S. (3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化时：
ΔΦ＝Φ2－Φ1.此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.
练习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,不正确的是 ( A )
B F IL
比值叫磁感应强度。
B与F、L、I无关，由磁场本身决定，是磁场的属性，表征 磁场的强弱.
2.单位：特斯拉，简称特，符号T。 1T 1 N Am
3.方向：磁感应强度是矢量，方向与该点磁场的方向一致
4.意义：描述磁场的强弱和方向的物理量
特别提醒
1.B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关。
2.用B=F/IL计算时，导线电流的方向与磁
场方向必须垂直。通电导线与磁场方向垂
直时受到磁场力最大，平行时为零。
① ：I⊥B：F=BIL，最大
② ：I∥B：F=0
B
B1
B2
3.若某一空间同时存在几个磁场，空间的
磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁
感应强度为B，则有：B=B1+B2+B3……（矢 量和） ，用平行四边形法则运算。
B线圈的磁通量的改变量为：Φ1=B1πrB2,Φ2=B2πrB2
ΔΦB=(0.8-0.4)×3.14×(2×10-2)2 Wb=5.024×10-4 Wb。
(2)对C线圈,Φ1= Φ1=Bπrc2 磁场方向转过30°角,线圈在垂直于磁场方向的投影面积为 πrc2cos300 ,则Φ2=Bπrc2cos300 故磁通量的改变量为 ΔΦC=Bπrc2(1-cos 30°)=0.8×3.14×(5×10-3)2× (1-0.866) Wb=8.4×10-6 Wb。
Φ=BS =BSsinθ 磁感线与垂直磁感线面积的乘积
Φ=B S=BsinθS=BSsinθ 面积与垂直面积磁感线的乘积 (2).同一平面，从与磁场垂直方向转过θ 角，磁通量变为多大？
Φ=BScosθ
S
S S′
B θ
转过90°，平面与磁场平行，穿过的磁通量为多少？ Φ=0 转过180°，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为多少？Φ=-BS
磁感应强度与电场强度的比较
物理意 义
定义式 大小
方向
场的 叠加 单位
磁感应强度B
描述磁场的力的性质的物理量
由磁场决定与检验电流无关 磁感线切线方向或
小磁针N极受力方向
合磁感应强度等于 各磁场的磁感应强度的矢量和
电场强度E
描述电场的力的性质的物理量
由电场决定与检验电荷无关 电场线切线方向或
放入该点正电荷受力方向 合电场强度等于