高中物理第三章磁场3磁感应强磁通量课件教科选修31教科高中选修31物理课件

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解析：电荷在电场中一定受电场力作用，且电场中某点的电 场的强弱可由电荷所受电场力与电荷量的比值来表示，这就是电 场强度的定义．但通电导线在磁场中的受力情况不仅与磁场强 弱、电流大小及导线长短有关，还与导线放置的方向有关．
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4．我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小，因此要 把电流元放入磁场中某一点，这要求电流元要足够短．
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【例 1】 (多选)由磁感应强度的定义式 B＝IFL可知，下列 说法正确的是( BD )
A．磁感应强度 B 与磁场力 F 成正比，方向与 F 方向相同 B．同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁 场力 F 与磁感应强度 B 成正比 C．公式 B＝IFL只适用于匀强磁场 D．只要满足 L 很短，I 很小的条件，B＝IFL对任何磁场都 适用
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关于磁通量，正确的说法有( C ) A．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量 B．在匀强磁场中，a 线圈面积比 b 线圈面积大，则穿过 a 线圈的磁通量一定比穿过 b 线圈的大 C．磁通量大，磁感应强度不一定大 D．把某线圈放在磁场中的 M、N 两点，若放在 M 处的磁 通量比在 N 处的大，则 M 处的磁感应强度一定比 N 处大
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方向
大小 表示 单位
电场强度
磁感应强度
某点的电场强度方向： 某点的磁感应强度方向：①就是通Biblioteka 该点的电场 ①就是通过该点的磁感线
线的切线方向
的切线方向
②也是放入该点正电荷 ②也是放入该点小磁针 N
的受力方向
极受力方向
用电场线疏密程度形象 用磁感线疏密程度形象地
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F (3)定义式：B＝ IL . (4)磁感应强度的单位：在国际单位制中的单位是 特斯拉 ， 简称特，符号为 T .由力 F、电流 I 和长度 L 的单位决定，1
T＝1AN·m，长度为 1 m 的导线通入 1 A 的电流，垂直放 在磁场中，若受到的力为 1 N ，该磁场的磁感应强度就是 1
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(2)由 Φ＝BS 得 B＝Φ/S，即为磁感应强度的另一定义式， 表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数，所以 B 又 叫做磁通密度．
5．与磁感线条数的关系：磁通量是指穿过线圈面积的磁感 线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时， 磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数，即此时的磁 通量为合磁通量．
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审题时应把握以下两点： (1)磁感应强度 B 由磁场本身决定． (2)B 的定义式适用于任何磁场．
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【解析】 某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身的性 质决定，磁感应强度的大小与磁场中放不放通电导线、放什么样 的通电导线及与通电导线所通入的电流大小、通电导线所受的磁 场力的大小都没有关系，所以不能认为 B 与 F 成正比，且 B 的 方向与 F 的方向不相同，故 A 错．由 B＝IFL得到 F＝ILB，在 IL 相同时，F 与 B 成正比，故 B 正确．磁感应强度的定义式，对任 何磁场都适用，故 C 错，D 正确．
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磁通量是标量，但有正负，你是如何理解磁通量中的正负 的？
提示：磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一 个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量， 则磁感线从反面穿入时磁通量为负值．
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3 磁感应强度(qiángdù) 磁通量
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1．磁感应强度的方向 物理学中把小磁针在磁场中静止时 N 极 所指的方向规定 为该点的磁感应强度的方向． 2．磁感应强度的大小 (1)电流元：在物理学中，把很 短 一段通电导线中的电 流 I 与导线长度 L 的 乘积 IL 叫作电流元． (2)磁感应强度的定义：将一个电流元垂直放入磁场中的某 点，电流元受到的 磁场力 F 跟该 电流元 IL 的比值叫作该点 的磁感应强度．
故磁通量的变化量 ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12| Wb＝0.36 WB．
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总结提能 (1)只有在匀强磁场中 B⊥S 时，Φ＝BS 才适用， 若 B 与 S 不垂直，应将 S 投影，也可以将 B 分解，即 Φ＝BS⊥ ＝B⊥S.
(2)磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具体的计算中，一定 要注意 Φ1 及 Φ2 的正、负问题．
考点三 对磁通量的理解
1．物理意义：穿过某一平面的磁感线条数，且为穿过平面 的磁感线的净条数．
2．计算：Φ＝BS (1)公式运用的条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直． (2)匀强磁场中，若磁感线与平面不垂直，公式 Φ＝BS 中的 S 应为平面在垂直于磁感线方向的投影面积．
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解析：磁感应强度的引入目的是用来描述磁场强弱的，因此 选项 A 正确；通电导线若放置方向与磁场方向平行时，也不受磁 场力的作用，故选项 B 错误；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”，选项 C 错误； 在磁场场源稳定的情况下，磁场中各点的磁感应强度(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 D 错误．
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1.磁通量是针对某个面来说的，与给定的线圈的匝数多少无 关.
2.当线圈转过 180°时，磁通量的变化量 ΔΦ＝|Φ1－Φ2|＝2BS.
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【例 3】 如图所示，线圈平面与水平方向夹角 θ＝60°，磁 感线竖直向下，线圈平面面积 S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度 B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量 Φ 为多少？把线圈以 cd 为轴顺 时针转过 120°角，则穿过线圈的磁通量的变化量为多少？
地表示 E 的大小
表示 B 的大小
1 N/C＝1 V/m
1 T＝1AN·m
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磁感应强度的方向绝非通电导线受力方向，实际上通电导 线受力方向永远垂直于磁感应强度 B 的方向.
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【例 2】 如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器 ——电流天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线 管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，请你算出通
3．磁通量是标量，有正、负之分 磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁 通量从某一个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负， 反之亦然． 4．与磁感应强度的关系 (1)磁感应强度 B 主要描述磁场中某点的磁场情况，与位置 对应；而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的磁场情况， 它与给定面对应．
电螺线管中的磁感应强度 B．
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已知：CD 段导线长度：4×10－2 m 天平平衡时钩码重力：4×10－5 N 通过导线的电流：0.5 A
解答本题时可按以下思路分析：
【答案】 2.0×10－3 T
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【解析】 由题意知，I＝0.5 A，G＝4×10－5 N，L＝4×
10－2 m．电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重
力，即
F＝ G. 由 磁 感 应 强 度 的 定 义 式
B
＝
F IL
得
：
B
＝
F IL
＝
4.0×10－5 0.5×4.0×10－2
T＝2.0×10－3 T.
所以通电螺线管中的磁感应强度为 2.0×10－3 T.
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总结提能 在使用电流天平探究磁场力时，要保持磁感应强 度的大小和方向都不变，并使电流方向与磁场方向垂直．在这 种情况下得出的公式 F＝ILB，仅适用于匀强磁场中的通电导 体．若导体中电流方向与磁场方向成 θ 角时，则 F＝ILBsinθ.
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(多选)下列说法中正确的是( AC ) A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零 B．一小段通电导线在磁场中某处不受力的作用，则该处磁 感应强度一定为零 C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与 所带电荷量的比值表示该点电场的强弱 D．把一小段通电导线放在磁场中某处，所受的磁场力与该 小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱
T.
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物理学中引入“电流元”这一概念的作用是什么？它具有 什么特点？
提示：电流元的作用与试探电荷的作用类似，是检验某点 磁场的强弱，其特点是：电流足够小，导线足够短．
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3．磁通量 (1)定义：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． (2)公式：Φ＝ BS ，单位： 韦伯 ，符号： WB． (3)磁通密度：磁感应强度又叫 磁通密度 ，B＝ΦS ，等于垂 直穿过 单位面积 的磁通量．
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考点二 电场强度和磁感应强度的对比
电场强度
磁感应强度
定
①电场对电荷 q 有作用力 F
①磁场对电流元 IL 有作用力 F
义 ②对电场中任 ②对磁场中任一点，F 与磁场方
的 依
一点，F∝q，Fq
向、电流方向有关，对于电流方向 垂直于磁场方向的情况：F∝IL，
据
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2．研究磁感应强度是分步进行的，其方向由磁场中小磁针 N 极所受磁场力方向确定，其大小根据电流元受力来计算．通 电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向．
3．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时 L 应很 短很短，IL 称作“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．
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考点一
对公式 B＝IFL的正确理解
1．在定义式 B＝IFL中，通电导线必须垂直于磁场方向放 置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关 以外，还与导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所 受磁场力也不相同．通电导线受力为零的地方，磁感应强度 B 的大小不一定为零，这可能是电流方向与 B 的方向在一条直线 上造成的．
＝恒量(由电场 决定)
IFL＝恒量(由磁场决定)
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电场强度
磁感应强度
③对不同位置，一般 ③对不同位置，一般说
定义的 说恒量的值不同
恒量的值不同
依据 ④比值Fq表示电场的 ④比值IFL表示磁场的强
强弱
弱
定义
E＝Fq
B＝IFL
物理 意义
描述电场的性质
描述磁场的性质
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解答本题时，可按以下思路分析： 【答案】 0.12 Wb 0.36 Wb
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【解析】 线圈在垂直磁场方向上的投影面积 S⊥＝Scos60° ＝0.4×12 m2＝0.2 m2，
穿过线圈的磁通量 Φ1＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 WB．线圈 沿顺时针方向转过 120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线 从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量 Φ2 ＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 WB．
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总结提能 磁感应强度由磁场本身决定，与磁场中是否放入 通电导线、导线放入的位置无关．用垂直于磁场方向的通电导 线所受力的大小来量度磁感应强度．
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下列有关磁感应强度的说法，正确的是( A ) A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量 B．若有一小段通电导体在磁场某点不受力的作用，则该点 的磁感应强度一定为零 C．若有一小段长为 L、通以电流为 I 的导体，在磁场中某 处受到的力为 F，则该处磁感应强度的大小一定是IFL D．由定义式 B＝IFL可知，电流 I 越大，导线 L 越长，某点 的磁感应强度就越小