资源简介

(共26张PPT)
新人教版 必修三
第十三章 电磁感应与电磁波初步
第2节 磁感应强度 磁通量
新课引入
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
电荷q
电流
磁体
我们可以用类似的方法，找出表示磁场强弱和方向的物理量---
磁感应强度
电场
电场力F
F/q表示电场的强弱
电场强度E
磁场
磁场力F
学习任务一： 磁感应强度
电场强度方向
磁感应强度的方向
正试探电荷的受力方向
小磁针N极的受力方向
小磁针静止时N极的指向
磁感线的切线方向
1.磁感应强度的方向
2.磁感应强度的大小
电场强度大小
电场力F
磁场力F
磁感应强度大小
磁体
电流
试探
电荷q
？
合力为零
？
学习任务一 ： 磁感应强度
二、光的折射
思考1：我们是否能用测量小磁针N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？
思考2：磁场除对磁体有作用力外，还对谁有作用力？
电流元：很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL。
①理想模型
②不存在孤立的电流元
③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场
通过实验来探究通电导线受力与哪些因素有关？
学习任务一： 磁感应强度
不能，且磁极不能单独存在，且小磁针N极和S极受力方向相反，
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
猜想一下，通电导体在磁场中受的磁场力与什么因素有关？
较小时，
学习任务一 ： 磁感应强度
探究影响通电导线受力的因素---实验装置
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。
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。
学习任务一 ： 磁感应强度
探究影响通电导线受力的因素---实验过程
学习任务一： 磁感应强度
精确的实验表明：通电导线与磁场方向垂直时
当L不变，I越大，F越大
当I不变，L越长，F越大
F∝BIL
即：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的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，即与I和L的乘积IL成正比。
式中 B 与导线的长度和电流的大小都没有关系。但是，在不同情况下，B的值是不同的:即使是同样的I、l,在不同的磁场中，或在非均匀磁场的不同位置，一般说来，导线受的力也是不一样的。看来，B正是我们要寻找的能表征磁场强弱的物理量——磁感应强度(magneticinduction)。
学习任务一 ： 磁感应强度
2.定义式：
3.物理意义：表征磁场强弱和方向的物理量。
1.定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受磁场力（安培力）F跟电流I和位于磁场中导线的长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度。用大写字母B表示。（说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度）
4.单位：国际单位是特斯拉，简称特，国际符号是T
1T=1N/(A m)
5.方向：是矢量，磁场中某点磁感应强度的方向即该点磁场的方向即小磁针静止时N极所指的方向）
学习任务一 ： 磁感应强度
（1）磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？
B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关。
（2）用计算时，要注意什么问题？
导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。
通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零。
6.注意事项：
（3）若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强度B如何？
若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则有：……（矢量和） ，用平行四边形法则运算。
学习任务一： 磁感应强度
特斯拉(Nikola Tesla,1856一1943)， 美国电气工程师。他一生致力于交流电的研究，是让交流电进入实用领域的主要推动者。
学习任务一： 磁感应强度
磁感应强度B 电场强度E
物理意义 描述磁场力的性质的物理量 描述电场力的性质的物理量
定义式
大小 由磁场决定与通电导线无关 由电场决定与试探电荷无关
方向 磁感线切线方向或小磁针静止时N极受力方向 电场线切线方向或放入该点正电荷受力方向
场的叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和 合电场强度等于各电场的场强的矢量和
单位 1 T＝1 N/(A·m) 1 N/C＝1 V/m
特别提醒：(1)将点电荷放入电场中，F＝qE不需要任何条件。(2)磁感应强度的强弱由电流受力定义，且必须垂直放置，不垂直时受力将减小，且力的大小与夹角的大小有关。
巩固强化
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。
学习任务二 ： 匀强磁场
实验演示
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
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
学习任务二： 匀强磁场
A
B
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？
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。
学习任务三： 磁通量
2表达式：
Φ＝BS⊥
3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
4标量：
1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：
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。
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
学习任务三 磁通量
=BSsinθ
Φ=B⊥S
S
B
θ
③B与S成θ角：
Φ=BS
①B⊥S：
②B//S：
Φ=0
5.磁通量的计算：
S
B
S⊥
S
B
θ
=BScosθ
Φ=BS⊥
S
B
分解磁场法
面积投影法
学习任务三： 磁通量
磁通量变化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差
磁通量的变化一般有三种形式
1、B不变，有效面积S变化
2、B变化，S不变
3、B和S同时变化
6.磁通量的变化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末态磁通量
初态磁通量
学习任务三 磁通量
同一平面垂直磁场方向放置，在磁感应强度越大的地方，磁感线分布越密集，穿过该平面的磁通量越大。
当B垂直S时：
表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密。
磁感应强度数值上等于垂直穿过单位面积的磁通量。
学习任务三 ： 磁通量
我国是最早在航海时使用指南针的国家。郑和下西洋的船队已经装备了罗盘，导航时兼用罗盘和观星，二者互相补充、互相修正。他的航海图叫做“针图”，图中的航线叫做“针路”。明清时期，我国海道针经一类书籍相当丰富。15世纪初成书的《顺风相送》《指南正经法》现藏于英国牛津大学图书馆。
STSE 指南针与郑和下西洋
地球是一个巨大的磁体。地球周围空间存在的磁场叫地磁场。地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。
地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行。在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。
STSE 指南针与郑和下西洋
当堂达标检测
【详解】这种说法是错误的，磁感应强度 是采用比值法定义的，磁场中某点的磁感应强度B是由磁场本身决定的，与安培力F无关，跟电流强度|和导线长度L均无关。
1．有人根据 提出：磁场中某点的磁感应强度 与通电导线在磁场中所受的磁场力 成正比，与电流 和导线长度 的乘积成反比。这种说法有什么问题？
当堂达标检测
【详解】根据导线与磁场方向垂直时F=BIL
则
2．在匀强磁场中，一根长 的通电导线中的电流为 ，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为 ，求磁感应强度的大小。
当堂达标检测
3．如图，匀强磁场的磁感应强度B为0.2T，方向沿x轴的正方向，且线段MN、DC相等，长度为0.4m，线段NC、EF、MD、NE、CF相等，长度为0.3m，通过面积SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量Φ1、Φ2、Φ3各是多少？
【详解】面积SMNCD与磁场相互垂直，
故磁通量Φ1=BS=0.2×0.4×0.3=0.024Wb
面积SNEFC与磁场方向相互平行；故磁通量Φ2=0
SMEFD与匀强磁场方向有夹角，因此可将面积SMEFD投影到与x轴垂直的SMNCD上，SMEFD的有效面积就是SMNCD的面积Φ3=BS=0.2×0.4×0.3=0.024Wb
当堂达标检测
4．在磁场中放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图中的图像表现的是导线受力的大小 与通过导线的电流 的关系。 各代表一组的数据。在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅？说明道理。
【详解】在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为F=BIL由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故甲丁错误，乙丙正确。

展开更多......

收起↑