2017-2018学年高中物理第三章磁场第2节磁感应强度教学案新人教版选修3-1

第2节 磁感应强度

一、磁感应强度的方向 1．磁感应强度

描述磁场的强弱和方向的物理量，用符号“B

”表示。 2．磁感应强度的方向

小磁针静止时N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称磁场的方向。 二、磁感应强度的大小

1．控制变量法探究影响通电导线受力的因素

图3­2­1

如图3­2­1所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的。

(1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。 (2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小。

(3)实验结论：直导线与磁场垂直时，它受力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。

2．磁感应强度的大小

在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F 跟电流I 和导线长度L 的乘

1．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其方向为小磁针静止时N 极所指的方向。 2．磁感应强度的定义式为：B ＝F IL

，但磁感应强度的大小和方向与受力和电流无关。 3．磁感应强度是矢量，磁感应强度的运算遵守矢量运算法则。 4．匀强磁场是指磁感应强度的大小和方向处处都相同的磁场。

积IL的比值叫磁感应强度。

3．公式：B＝F

IL

。4．单位

在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T＝1N

A·m

。

1．自主思考——判一判

(1)与电场强度相似，磁场强度是表示磁场的强弱和方向的物理量。(×)

(2)磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向。(×)

(3)小磁针的N极和S极所受磁场力的方向是相反的。(√)

(4)通电导线在场中受到的磁场力为零，则说明该处的磁感应强度为零。(×)

(5)磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比。(×)

(6)磁感应强度的大小等于通电导线受到的磁场力大小F与电流I和导线长度L的乘积的比值。(×)

2．合作探究——议一议

(1)磁场对通电导体也有力的作用，该力的方向是否为磁场方向？

提示：不是磁感应强度方向，二者垂直。

(2)“一个电流元垂直放入磁场中的某点”，磁感应强度与电流元受到的磁场力成正比，与电流元成反比。”这种说法是否正确，为什么？

提示：这种说法不正确。磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，不随电流元大小及电流元所受磁场力的大小的变化而变化。

对磁感应强度的理解

1．磁感应强度的决定因素

磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小也无关。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说B与F成正比或B与IL成反比。

2．对定义式B＝F

IL

的理解

(1)B ＝F

IL

是磁感应强度的定义式，其成立的条件是通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为在磁场中某点通电导线受力的大小除和磁场强弱、电流I 和导线长度L 有关以外，还和导线的放置方向有关。

(2)导线在磁场中的放置方向不同，所受磁场力也不相同。当通电导线与磁场方向平行时，通电导线受力为零，所以我们不能根据通电导线受力为零来判定磁感应强度B 的大小为零。

(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L 应很短，IL 称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。

3．磁感应强度B 的方向

磁感应强度B 是一个矢量，它的方向可以有以下几种表述方式： (1)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。 (2)小磁针静止时N 极所指的方向。 (3)小磁针N 极受力的方向。

[典例] (多选)把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是( )

[解析] 磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F 或IL 的变化而变化，故B 正确，D 错误；当导线垂直于磁场放置时，有B ＝F IL

，即F ＝ILB 。所以B 不变的情况下F 与

IL 成正比，故A 错误，C 正确。

[答案] BC

正确理解比值定义法

1．定义B ＝F IL

是比值定义法，这种定义物理量的方法实质就是一种测量方法，被测量点的磁感应强度与测量方法无关。

2．定义a ＝Δv Δt 、E ＝F

q 也是比值定义法，被测量的物理量也与测量方法无关，不是由定

义式中的两个物理量决定的。

1．下列说法中正确的是( )

A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：一小段通电导线放在该点时受到的磁场

力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B ＝F

IL

B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零

C．磁感应强度B＝

F

IL

只是定义式，它的大小取决于场源以及在磁场中的位置，而与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关

D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向

解析：选C 根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线”，只有在这个方向上导线所受的磁场力才最大，故A选项是错误的。若通电导线放置方向与电流平行时，也不受磁场力作用，所以B选项也是错误的。在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(包括大小和方向)都是确定的，与放入该点的检验电流、导线无关，故选项C正确。磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误。

2．匀强磁场中长2 cm的通电导线垂直于磁场方向放置，当通过导线的电流为2 A时，它受到的磁场力大小为4×10－3 N，问：该处的磁感应强度B是多大？若磁场、电流不变，导线长度减小到1 cm，该处的磁感应强度又是多大？

解析：由磁感应强度的表达式B＝

F

IL

得到B＝0.1 T，磁感应强度由磁场本身来决定，与导线长度无关，故导线长度减小到1 cm时，磁感应强度仍为0.1 T。

答案：0.1 T 0.1 T

磁感应强度与电场强度的比较

电场强度E 磁感应强度B

定义的依据

①电场对电荷q有作用力F

②对电场中任一点，F∝q

F

q

＝恒量(由电场决定)

③对不同点，一般来说恒量的值不同

④比值

F

q

可表示电场的强弱

①磁场对直线电流I有作用力F

②对磁场中任一点，F与磁场方向、

电流方向有关，只考虑电流方向垂直

于磁场方向的情况时，F∝IL，

F

IL

＝恒

量(由磁场决定)

③对不同点，一般来说恒量的值不同