人教版高中物理高中物理必修三《磁感应强度 磁通量》教学

(1)通电导线所受磁场力的方向不是磁场磁感应强度的方向。 (2)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“点电荷”。
【例 1】 (多选)把一小段通电直导线垂直于磁场方向放入一匀 强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是( )
A
BΒιβλιοθήκη Baidu
C
D
BC [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 ＝FIl，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。]
《磁感应强度 磁通量》教 学
人教版高中物理高中物理必修三
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[学习目标] 1.认识磁感应强度的概念及物理意义。2.理解磁感 应强度的方向、大小、定义式和单位。(重点)3.知道匀强磁场、磁通 量的概念。(重点)4.会计算磁通量的大小。(难点)
自主预习 探新知
电场强度 E
磁感应强度 B
定义式
E＝Fq
B＝FIl
物理意义 描述电场的强弱和方向 表征磁场的强弱和方向
方向 该点正电荷的受力方向 小磁针 N 极的受力方向
遵循矢量的平行四边形
场的叠加
遵循矢量的平行四边形定则
定则
单位
1 N/C＝1 V/m
1 T＝1 N/(A·m)
【例 2】 下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说 法，不正确的是( )
上例中，若将线圈 A 转过 180°角的过程中，A 线圈中的磁通量 改变了多少？
提示：若转过 180°角时，磁通量的变化为 ΔΦ＝2BS＝2×0.8π×10－4 Wb＝5.024×10－4 Wb。
磁通量大小的分析与判断 1．定量计算 通过公式 Φ＝BS 来定量计算，计算磁通量时应注意的问题： (1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小。 (2)平面的面积 S 应为磁感线通过的有效面积。 当平面 S 与磁 场方向不垂直时，应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角， 准确找出垂直面积。
A．逐渐增大 C．始终为 0
B．逐渐减小 D．不为 0 但保持不变
C [通电直导线产生稳定的磁场，根据安培定则判断可知：在 AB 的外侧磁感线向下穿过线圈平面，在 AB 的里侧磁感线向上穿过 线圈平面，根据对称性可知，穿过线框的磁感线的总条数为零，磁 通量为零，CD 竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量始终为零， 保持不变，故 A、B、D 错误，C 正确。]
(× )
(4)在匀强磁场中面积越大，磁通量一定越大。 (5)磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量。 (6)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。
(× ) (√ ) (× )
2．(多选)下列关于磁感应强度的方向的说法正确的是( ) A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受 磁场力的方向 B．小磁针 N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方 向 D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
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__。
3．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 的乘积 Il 的比值叫_磁__感__应_强__度__。
BD [磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场方向，磁场 方向也就是小磁针 N 极受力的方向，但通电导体受力的方向不是磁 场的方向。]
3．如图所示，半径为 R 的圆形线圈共有 n 匝，其中心位置处半 径为 r 的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面。若磁感应 强度为 B，则穿过线圈的磁通量为( )
正确理解比值定义法 (1)定义 B＝FIl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＝ΔΔvt 、E＝Fq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．将通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．若仅
(2)对 C 线圈，Φ1＝Bπr2C 磁场方向转过 30°角，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为 πr2C cos 30°，则 Φ2＝Bπr2Ccos 30° 故磁通量的改变量为 ΔΦC＝Bπr2C(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb ＝8.4×10－6 Wb。 [答案] (1)1.256×10－4 Wb 5.024×10－4 Wb (2)8.4×10－6 Wb
2．在定义式 B＝FIl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所受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还 和导线的方向有关。导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不 相同。通电导线受磁场力为零的地方，磁感应强度 B 的大小不一定 为零。
3．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)(1)电流为 I、长度为 l 的通电导线放入磁感应强度为 B 的磁场
中受力的大小一定是 F＝IlB。
(× )
(2)磁场中某处的磁感应强度大小与有无小磁针无关，与有无通
电导线也无关。
(√ )
(3)公式 B＝FIl说明 B 与 F 成正比，与 Il 成反比。
(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不 受线圈匝数的影响。
2．定性判断 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，此时的磁通量为各磁场穿过该面磁 通量的代数和。
3．如图所示，AB 是水平面上一个圆的直径，在过 AB 的竖直平 面内有一根通电导线 CD，已知 CD∥AB。当 CD 竖直向上平移时， 电流磁场穿过圆面积的磁通量将( )
4．公式：B＝FIl。
5．单位：国际单位是_特__斯_拉__，简称特，国际符号是_T___，1 T
＝1AN·m。
二、匀强磁场
1．定义：各点的磁感应强度的大小相__等__、方向_相__同_的磁场。 2．磁感线特点：间隔_相__等_的平行直线。
三、磁通量
1．定义：匀强磁场中磁__感__应__强__度__和与_磁__场__方__向_垂__直__的平面面
3．磁通量的变化量 (1)当 B 不变，有效面积 S 变化时，ΔΦ＝B·ΔS。 (2)当 B 变化，S 不变时，ΔΦ＝ΔB·S。 (3)B 和 S 同时变化，则 ΔΦ＝Φ2－Φ1。但此时 ΔΦ≠ΔB·ΔS。
【例 3】 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。
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
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。]
积 S 的乘积，即 Φ＝BS。 2．拓展：磁场 B 与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场
B 方向的_投_影__面__积__S_′ ___与 B 的乘积表示磁通量。 3．单位：国际单位制是_韦__伯_，简称韦，符号是 Wb,1 Wb＝
_1_T_·_m_2_______。
4．引申：B＝ΦS ，表示磁感应强度等于穿过_单__位_面__积__的磁通量， 因此磁感应强度 B 又叫_磁__通_密__度__。
对磁通量的理解 1．磁通量的计算 (1)公式：Φ＝BS。 适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直。 (2)若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投 影面积，Φ＝BScos θ。式中 Scos θ 即为平面 S 在垂直于磁场方向上 的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)。
2．磁通量的正、负 (1)磁通量是标量，但有正、负，若以磁感线从某一面上穿入时 磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。 (2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大 小为 Φ1，反向磁通量大小为 Φ2，则穿过该平面的合磁通量 Φ＝Φ1 －Φ2。
AC [电荷在电场中一定受电场力的作用，且 E＝Fq，A 正确； 正电荷所受电场力的方向与电场方向相同，负电荷所受电场力的方 向与电场方向相反，C 正确；电流元在磁场中与磁场方向垂直放置 时，一定受磁场力的作用，并且 B＝FIl，平行时不受磁场力，B 错误； 磁感应强度的方向不是根据电流元的受力方向规定的，D 错误。]
2．(多选)关于试探电荷和电流元，下列说法正确的是( ) A．试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电 荷量的比值定义为电场强度的大小 B．电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力与该段通电 导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小 C．试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反 D．电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反
将导线中的电流增大为原来的 3 倍，则该匀强磁场的磁感应强度
()
A．减小为原来的13
B．保持不变
C．增大为原来的 3 倍 D．增大为原来的 9 倍
B [导线与磁场方向垂直，则导线受到的安培力为：F＝BIL； 若仅将导线中的电流增大为原来的 3 倍，则安培力将增大为原来 3 倍，而磁场的磁感应强度只与磁场本身有关，与电流大小无关，则 该磁场的磁感应强度仍不变，故 B 正确，A、C、D 错误。]
一、磁感应强度
1．电流元：很短一段通电导线中的_电__流__I _与_导__线__长__度__l _的乘
积 Il。
2．控制变量法探究影响通电导线受力的因素 如图所示，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
(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＝B1πr2A，Φ2＝B2πr2A 故 A 线圈的磁通量的改变量为 ΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb B 线圈的磁通量的改变量为 ΦB＝(0.8－0.4)×3.14×(2×10－2)2Wb＝5.024×10－4 Wb。
课堂小结 1.磁感应强度的定义及理解。 2．磁感应强度的大小和方向的 判断。 3．磁感应强度与电场强度的比 较。 4．对磁通量的理解与计算。
A．πBR2 B．πBr2 C．nπBR2 D．nπBr2
B [磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为 πr2，而并 非 πR2，故 B 正确。]
合作探究 攻重难
对磁感应强度的理解
1．公式 B＝FIl是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁 感应强度 B 的大小只决定于磁场本身的性质，而与 F、I、l 均无关。
磁感应强度B与电场强度E的比较
电场强度 E ①电场对电荷 q 有作用力 F 定义的 ②对电场中任一点，F∝q，Fq＝恒量(由电场决定) 依据 ③对不同点，一般来说恒量的值不同 ④比值Fq 可表示电场的强弱
磁感应强度 B 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， 定义的 只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时，F∝Il，FIl 依据 ＝恒量(由磁场决定) ③对不同点，一般来说恒量的值不同 ④比值FIl可表示磁场的强弱