高中物理人教版选修3-1磁感应强度 磁通量

磁感应强度 磁通量
教学目标：理解磁感应强度和磁通量概念；掌握用磁感线描述磁场的方法；了解匀强磁场的特点
知道磁通密度即磁感应强度；采用类比法，从电场强度概念引入分析，据比值法定义，建立磁感应强度概念。

培养学生分析问题的能力和研究问题的方法。

重点难点：磁感应强度是描述磁场性质的物理量，其概念的基本建立是本章的重点和难点。

教 具：干电池组，U 形磁铁，水平平行裸铜线导轨，直铜棒，带夹导线三根，开关。

教学过程
引入新课：复习电场，为用类比法建立磁感应强度概念作准备。

提 问：电场的基本特性是什么？〔对其中的电荷有电场力的作用。

〕
空间有点电场Q 建立的电场，如在其中的A 点放一个检验电荷q1，受电场力F1，
如改放电荷q2，受电场力F2，那么2211q F q F 与有何关系，说明什么？〔比值为恒量，
反映场的性质，叫电场强度。

〕
设 问：磁场的基本特征是什么？〔对其中的电流，即通电导线有磁场力的作用。

〕 对磁场的这种特性如何描述呢？
.观察实验：
⑴实验说明通电直导线垂直放置在确定的磁场中
受到的磁场力F 跟通过的电流强度I 和导线长度L
成正比，或者说跟I ·L 的乘积成正比。

这就是说
无论怎样改变电流强度I 和导线长度L ，乘积IL
增大多少倍，那么F 也增大多少倍。

比值F/IL 是恒量。

⑵如果改变在磁场中的位置，垂直磁场放置的通电导线F/IL 比值又会是新的恒量。

说明：F/IL 反映了磁场的特性。

正如电场特性用电场强度来描述一样，磁场特性用一个新的物理量——磁感应强度来描述。

磁感应强度〔B 〕
〔1〕定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受到的磁场力F 跟电流强度I 和导线长度L 的乘积IL 的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B 表示。

〔2〕公式：B=F/(I ·L)
〔3〕矢量：B 的方向与磁场方向，即小磁针N 极受力方向相同。

〔4〕单位：特斯拉〔T 〕1T=1N/(A ·m)，即垂直磁场方向放置的长1m 的导线，通入电流为1A ，如果受的磁场力为1N ，那么该处的磁感应强度B 为1T.
一般永久磁铁磁极附近的磁感应强度约为0.4T-0.7T ；电机和变压器铁心中，磁感
应强度为0.8T~1.4T，地面附近地磁场的磁感应强度约为0.5×10-4T。

匀强磁场
为了从磁感线不但可以了解磁感强度的方向，还可以了解磁感强度的大小，我们可以规定：磁感线条数跟磁感强度成正比——在垂直于磁场方向的1米2面积上磁感线的条数跟那里的磁感强度的数值相同。

〔1〕磁感线的方向反映了磁感强度的方向，磁感线的疏密反映了磁感强度的大小。

〔2〕磁感应强度的大小和方向处处相同的区域，叫匀强磁场。

其磁感线平行且等距。

例：长的通电螺线管内部的磁场、两个靠得很近的异名磁极间的磁场都是匀强磁场。

〔3〕如用B=F/(I·L)测定非匀强磁场的磁感应强度时，所取导线应足够短，以能反映该位置的磁场为匀强。

磁通量〔Φ〕
在后面的电学学习中，我们要讨论穿过某一个面的磁场情况。

我们知道，磁场的强弱〔即磁感应强度〕可以用磁感线的疏密来表示。

如果一个面积为S的面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，那么穿过这个面的磁感线的条数就是确定的。

我们把B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。

〔1〕定义：面积为S，垂直匀强磁场B放置，那么B与S乘积,叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示．
〔2〕公式：Φ=B·S
〔3〕单位：韦伯〔Wb〕 1Wb=1T·m2
磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。

课堂小结
〔1〕磁感应强度既反映了磁场的强弱又反映了磁场的方向，它和磁通量都是描述磁场性质的物理量，应注意定义中所规定的条件，对其单位也应加强记忆。

〔2〕磁通量的计算很简单，只要知道匀强磁场的磁感应强度B和所讨论面的面积S，在面与磁场方向垂直的条件下Φ=B·S〔不垂直可将面积做垂直磁场方向上的投影。

〕磁通量是表示穿过讨论面的磁感线条数的多少。

在今后的应用中往往根据穿过面的净磁感线条数的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小。

例：如下图，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，试分析穿过A环、B环的磁通量谁大。

解：此题所给条件是非匀强磁场，不能用Φ=B·S计算，只能比
较穿过两环的磁感线净条数多少，来判断磁通量的大小。

条形磁
铁的磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S极进入，在磁铁内
部的磁感线从S极向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以
条形磁铁内外磁感线条数一样多。

从下向上穿过A、B环的磁感线
条一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，那么A环从下向上穿过的净磁感线少于B环，所以B环的磁通量大于A环磁通量。