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13.2 磁感应强度 磁通量
第十三章 电磁感应与电磁波初步
第1课时 磁感应强度
学习目标及任务
1.通过引导生活中磁现象，知道磁感应强度的概念
2.通过阅读教材，能说出磁感应强度的方向是如何规定的
3.类比电场强度推导方法，体验磁感应强度实验的设计思路
4.通过探究影响通电导线在磁场中受力的因素推导出磁感应
强度的大小
电磁铁吸引成吨的钢铁
条形磁体吸引小钢球
磁场有强弱
磁场有方向
定量描述磁场的强弱和方向？
·我们是如何研究电场的？
·磁场看不见、摸不着，我们如何研究呢？
●
F1
试探电荷
+q
规定：电场中某点电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。
·借鉴电场的研究方法，如何研究磁场？
想 一 想
小磁针、通电导线
磁场对磁体、通电导线有力的作用
磁感应强度的方向
规定：小磁针静止时N极所指的方向（即N极
的受力方向）为该点的磁感应强度的方向
可以利用小磁针受力情况来定义磁感应强度的大小吗？
N
S
磁感应强度的大小
通电导线
导线中电流的大小和导线的长度时可以测量的，可以用通电导线来进行磁感应强度定量的研究
?对引入的通电导线有什么要求呢？
磁感应强度的大小
电流元IL
很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元
?实际中把导线接在电路中，导线仍然是一段较长的导线，孤立的电流元不存在，怎么办呢？
理想模型
如果我们研究的那部分磁场的强弱和方向都一样，就可以使用一段较长的通电导线，从结果中推导出电流元的受力情况
探究影响通电导线受力的因素
猜想一下，通电导体在磁场中受的磁场力与什么因素有关？
通电导线的长度
导线中的电流大小
导线在磁场中的放置方向
较小时，
F与θ成正比
θ
探究影响通电导线受力的因素
实验装置
探究影响通电导线受力的因素
实验装置
三块相同的蹄形磁铁并排放置，上面是N极，下面是S极，可以认为两磁极间的磁场是均匀的，磁极间的磁场方向可以认为是相同的，从N极指向S，即由上向下。
将一个金属框水平悬挂在磁体的两极间，要研究的这一段通电导线，其方向与磁场的方向垂直。
分别接通1、2、3中任意两个接线柱，可以改变导线通电部分的长度。
实验过程
探究影响通电导线受力的因素
探究影响通电导线受力的因素
数据及数据分析
改变电流I
读数1
读数2
读数3
读数4
导线通电长度/l
3
3
3
3
电流I/A
0.45
0.91
1.40
1.92
指针偏转/????
1
2
3
4
导线受力/F
1
2
3
4
导线受力与电流的比值/(F· I-1)
2.22
2.20
2.14
2.08
改变电流I
读数1
读数2
读数3
读数4
导线通电长度/l
3
3
3
3
电流I/A
0.45
0.91
1.40
1.92
1
2
3
4
导线受力/F
1
2
3
4
导线受力与电流的比值/(F· I-1)
2.22
2.20
2.14
2.08
改变通电长度l
读数1
读数2
读数3
导线通电长度/l
1
2
3
电流I/A
1.40
1.40
1.40
指针偏转/????
1
2
3
导线受力/F
1
2
3
导线受力与长度的比值/(F· l-1)
1
1
1
改变通电长度l
读数1
读数2
读数3
导线通电长度/l
1
2
3
电流I/A
1.40
1.40
1.40
1
2
3
导线受力/F
1
2
3
导线受力与长度的比值/(F· l-1)
1
1
1
导线受力与长度和电流乘积的比值/F·(Il)-1
0.71
0.71
0.71
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}导线受力与长度和电流乘积的比值/F·(Il)-1
0.74
0.73
0.71
0.69
????????≈定值
?
????????≈定值
?
精确的实验研究表明：
????????????≈定值
?
磁感应强度
????=?????????????
?
磁感应强度
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，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。?
定义式：
单位：
方向：
B是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量。
规定小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁感应强度的方向.
特斯拉,简称特，符号：T
通电导线与磁场方向垂直
物理意义：
特斯拉
一些磁场的磁感应强度/ T
磁感应强度
(必修3课本P110)
1、关于磁感应强度的定义式B＝ ?????????????，下列说法正确的是(　　)
A．电流元Il在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于????????????
B．磁感应强度的大小与Il成反比，与F成正比
C．磁感应强度就是电流元Il所受的磁场力F与Il的比值
D．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与检验电流元无关
?
【课堂训练】
若电流元Il不是垂直放置在磁场中时所受的磁场力为F，则磁感应强度B不等于?????????????，A错误；磁感应强度与电流元受到的力的大小无关，与电流元也无关，故B、C错误，D正确．
?
【解析】
磁感应强度的矢量性
磁感应强度
磁感应强度
如图，a、b是两根通有大小相等、方向相反电流的直导线，请画出它们连线的中垂线上d点的磁感应强度B的方向。
d
b
a
类比：电场强度的矢量性
【课堂训练】
2.有两条长直导线垂直水平纸面放置，交纸面于a、b两点，通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。a、b的连线水平，c是ab的中点，d点与c点关于b点对称。已知c点的磁感应强度为B1，d点的磁感应强度为B2，则关于a处导线在d点产生磁场的磁感应强度的大小及方向，下列说法正确的是(　　)
3.如图，M、P和N是以MV为直径的半圆弧上的三点，0为半圆弧的圆心，∠MOP=60°。在M、N两点各有一条长直导线垂直穿过纸面放置，导线中通有大小相等的恒定电流.方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B0。若仅将M处长直导线移至P处时.O点的磁感应强度大小变为( )
????.12????0
?
????.32????0
?
????.3????0
?
????.2????0
?
【课后作业】
认真复习本堂内容，完善笔记，拍照上传。
【课堂小结】
电场
磁场
磁场的基本性质：对磁体、通电导线有力的作用
类比
引入探测物描述“场”的性质
定量描述电场—电场强度
电场看不见、摸不着
电场的基本性质：对电荷有力的作用
引入试探电荷
电场强度方向的规定
电场强度大小的定义
定量描述磁场—磁感应强度
磁场看不见、摸不着
引入小磁针、电流元
磁感应强度方向的规定
磁感应强度大小的定义
理想模型
物理量之比定义新物理量
13.2 磁感应强度 磁通量
第十三章 电磁感应与电磁波初步
第2课时 磁通量
学习目标及任务
1.通过引导生活中磁现象，知道磁感应强度的概念
2.通过阅读教材，能说出磁感应强度的方向是如何规定的
3.类比电场强度推导方法，体验磁感应强度实验的设计思路
4.通过探究影响通电导线在磁场中受力的因素推导出磁感应
强度的大小
一、地磁场
地面附近的平均值是5×10-5T
地磁偏角
地球的不同位置地磁偏角的数值是不同的，利用指南针确定南北方向时，把地磁偏角考虑在内，才能得到准确的结果。
地磁偏角的发现在航海等应用中有很重要的作用
一、地磁场
候鸟迁徙图
一、匀强磁场
磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同
匀强磁场
匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示
B
向右的匀强磁场
垂直纸面向里的匀强磁场
距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以认为是匀强磁场.
通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外） ，可以认为是匀强磁场.
一、匀强磁场
磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同
匀强磁场
相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场近似为匀强磁场。
磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。
图中A、B两处磁感线的疏密不同，这种不同如何来体现呢？也就是说，我们是怎样判断出A、B两处磁感线的疏密是不同的？
A
B
在A、B两处，垂直于纸面方向取同样的面积S ，穿过相同面积磁感线条数多的地方磁感线就密，磁感应强度就大，磁场就强。
研究电磁感应现象时，需要明确穿过某一面积的磁感线的多少，和它的变化情况，我们引入一个新的物理量——磁通量。
穿过某一面的磁感线的多少，叫做这个面的磁通量。
定义：
穿过S1 的磁感线的条数比穿过S2 的磁感线的条数多，所以S1的磁通量比S2的磁通量大。
磁通量与面积大小有关
穿过S、S?的磁通量相等
穿过S1、S2的磁通量相等
磁通量与面积？
三、磁通量
三、磁通量
表达式：
Φ＝BS⊥
单位：
韦伯（韦）Wb
1 Wb ＝ 1T·m2
S⊥是垂直于磁感应强度方向的有效投影面积
标量：
定义：
穿过某一面的磁感线的多少，叫做这个面的磁通量。
磁通量有正负：
如图，用黄色、蓝色区分平面的两个面。如果规定磁感线从平面的蓝色面穿入，磁通量为正；那么当磁感线从平面的黄色面穿入，磁通量就为负。
正负表示磁感线从 哪个面穿入，运算遵循标量运算法则----代数求和。
以磁通量向下为正方向
B1
B2
Φ1=B1S>0
Φ2=B2S<0
线圈????反方向变化时，
????????=????????+????????
?
B1
B2
Φ1=B1S>0
Φ2=B2S>0
线圈????同方向变化时，
????????=?????????????????
?
磁通量的变化
想一想
磁通量在今后的学习中有着重要应用。下图中，如果S2的面积增大，使穿过S1的磁感线都穿过S2，试着在图中画出来，穿过它们的磁通量有什么关系?
磁通量就是穿过某一面的磁感线的根数。
穿过S1的磁感线都穿过S2时，穿过它们的磁通量就相等。
练 一 练
·磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中，有一个面积为S=0.1m2的平面abcd，平面可以绕其边bc转动，初始位置平面与磁场方向垂直。
则此时穿过平面的磁通量是多少？
若平面从初始位置绕bc转过60°角，
则穿过平面的磁通量是多少？
练 一 练
·磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中，有一个面积为S=0.1m2的平面abcd，平面可以绕其边bc转动，初始位置平面与磁场方向垂直。
若平面从初始位置绕bc转过90°
角，则穿过平面的磁通量是多少？
当S//B时,磁通量φ=0
小 结
(3）S//B时,φ=0
B
（1）当S?B时,φ=BS
S
B
θ
S
（2）φ=BScosθ
B
S
【例题1】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．
(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？
(1)对A线圈，有Φ1＝B1πr，Φ2＝B2πr
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)2 Wb＝5.024×10－4 Wb．
(2)对C线圈，Φ1＝Bπrc2 磁场方向转过30°角，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为πrc2cos 30°，则Φ2＝Bπrc2cos 30°
故磁通量的改变量为ΔΦC＝Bπrc2(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－?????????) Wb≈8.4×10－6 Wb．
?
【例题2】如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积 之间的关系为 S1 ＞ S2 = S3 ，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为 Φ1 、 Φ2 、 Φ3 则它们的大小关系是（ ）
A. Φ1 > Φ2 > Φ3 B. Φ1 > Φ2 = Φ3
C. Φ1 < Φ2 < Φ3 D. Φ1 < Φ2 = Φ3
解析：
条形磁铁的磁场分布如图所示，
规定磁感线从圆环左侧面穿入，磁通量为正
磁感线从圆环右侧面穿入，磁通量为负
Φ左 > 0
Φ = Φ左 + Φ右
C

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