2017-2018学年高中物理鲁科版选修3-1教学案：第5章 第3、4节 磁感应强度 磁通量 磁与现代科技

第3、4节磁感应强度__磁通量__磁与现代科技

1.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。B为矢量，合成时遵循平

行四边形定则。

2．把磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数称

为穿过该面积的磁通量。Φ为标量，但有正、负

之分。

3．磁在现代科技中有磁记录和磁悬浮列车两大主

要应用。

一、磁感应强度

1．磁感应强度

(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，符号用B表示。

(2)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T。1 T＝1 N/(A·m)。

(3)方向：B是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时N极所指的方向，也是小磁针N极受力的方向。

(4)物理意义：描述磁场的强弱和方向。

2．匀强磁场

(1)定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。

(2)特点：

①B处处相等。

②磁感线是平行且等间距的一组平行直线。

(3)实例：距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场；长直通电螺线管内部(除两端附近)的磁场也是匀强磁场，如图5-3-1所示。

图5-3-1

3．磁场的叠加

如果空间有几个磁场同时存在，它们的磁场就互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各磁场在该点的磁感应强度的矢量和。

二、磁通量

1．磁通量

(1)定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数叫做穿过这个面积的磁通量。

(2)计算公式：Φ＝BS，此公式的适用条件：

①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。

(3)单位：在国际制单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝1 T·m2。

(4)磁通量是一个只用大小就能描述的物理量，是标量。

2．磁通密度

磁感应强度又称磁通密度，B＝Φ

S，其中S为垂直于磁场方向的面积，表示磁感应强度

等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁感线条数。

三、磁与现代科技

1．记录与磁

(1)应用：磁记录可以用来记录声音、影像，也可以用来记录其他信息。磁记录可以应用到电脑、电视、人造卫星和太空船的信息记录和传送上。

(2)原理：磁记录利用电流的磁效应，读取信息利用电磁感应原理。

2．交通与磁

(1)应用：磁技术在交通中的应用是制成了磁悬浮列车。

(2)形式：磁悬浮列车有常导电磁铁吸引方式和超导电磁铁相斥方式两种形式。

(3)原理：运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。

1．自主思考——判一判

(1)磁感应强度的方向就是磁场方向。(√)

(2)磁感应强度只描述磁场的强弱，而不描述磁场的方向。(×)

(3)磁感应强度大小处处相等的区域是匀强磁场。(×)

(4)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。(×)

(5)磁通量越大，磁感应强度越大。(×)

(6)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零。(√)

2．合作探究——议一议

(1)磁感应强度描述了磁场的什么性质？

[提示]磁感应强度描述了磁场力的性质，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用。磁场中某一点的磁感应强度由磁场自身决定，与放入的磁体或电流无关。

(2)能否说磁通密度就是该处的磁感应强度？

[提示]能。由Φ＝BS

n 知B＝

Φ

S n，即磁感应强度等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁

通量，就是磁通密度。

(3)关于磁场的方向有几种描述方法？

[提示]①磁感应强度的方向；②小磁针N极受力的方向；③小磁针静止时N极的指向；④磁感线的切线方向。

磁感应强度B与电场强度E的比较

[典例]如图5-3-2所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()

图5-3-2

A．O点处的磁感应强度为零

B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反

C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同

D．a、c两点处磁感应强度的方向不同

[思路点拨]安培定则→磁感应强度叠加

[解析]由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，故选项A错误；由安培定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b 两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B错误；根据安培定则判断可知，两导线在c、d处产生的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项C 正确、选项D错误。

[答案] C

在求解电流磁场的叠加问题时，应用的知识点有安培定则和平行四边形定则，用安培定则判断出各个电流产生的磁场的方向，再用平行四边形定则求解磁感应强度的矢量和。

1．(多选)下列说法正确的是()

A．通过某平面的磁感线条数为零，则此平面处的磁感应强度一定为零

B．空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向

C．平行放置的两条形磁铁异名磁极间的磁场为匀强磁场

D．磁感应强度为零，则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零

解析：选BD磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故选项B正确；磁感应强度为零，放在该处的某平面一定无磁感线穿过，故选项D正确；穿过某一平面的磁感线的条数除与磁场强弱有关之外，还与平面的放置情况有关，若某平面无磁感线穿过，可能磁场很强，只是平面平行于磁场放置导致磁感线穿过该平面的条数为零，所以选项A错误；平行放置的两条形磁铁异名磁极间的磁场不一定是匀强磁场，近距离平行放置的两异名磁极间其中间部分的磁场可认为是匀强磁场，选项C错误。