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第2节 磁感应强度 磁通量
人教版高中物理必修三
第 十 三 章
第2节磁感应强度 磁通量
CONTENTS
目录
探究磁场的方向和强弱
01
磁感应强度
02
匀强磁场
03
总结提升
05
磁通量
04
cix
课堂引入
电磁力作用悬浮列车
磁体吸引几枚小铁钉
磁场有强弱
电磁铁吸引成吨的钢铁
磁场有方向
我们如何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？
借鉴电场的研究方法，如何研究磁场？
电场的基本性质是什么？
对放入其中的电荷
有电场力的作用
磁场的基本性质是什么？
对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用
试探电荷所受电场力跟电荷量的比值,正试探电荷的受力方向
如何描述电场的强弱和方向？
如何描述磁场的强弱和方向？
能否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量
温故知新
探究磁场的强弱和方向
PART 01
场源电荷
试探电荷
+q
规定：小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场的方向。
电场强度方向：
磁场的方向：
规定：正试探电荷的受力方向。
探究磁场的方向
S
N
回顾：电场强度E的大小
场源电荷
试探电荷+
探究磁场的强度
思考1：能否用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为零，因而不能用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小。
怎 么 办？
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
通电导体
电流元
放置位置
电流大小
磁场中导线长度
磁场
（相同的磁场）
（通电导线与磁场方向垂直）
控制变量
思考3：通电导线所受到的磁场力与什么有关呢？
问题与思考
磁铁较宽，可视为匀强磁场
滑动变阻器可以改变电流的大小
但是L怎样变化呢？
实验探究
探究影响通电导线受力的因素 （实验演示）
现象：电流I增大，导线摆动的角度增大；电流I减小，导线摆动的角度减小。
实验过程及现象：
现象：通电导线L变长，导线摆动的角度增大；通电导线L变短，导线摆动的角度减小。
1.保持导体长度L不变，改变电流的大小
2.保持电流I不变，改变导线的长度
结论：电流不变，磁场力与有效长度成正比。
实验结果
结论：有效长度不变，磁场力与电流大小成正比。
实验结果
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∝IL
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。
实验结论
思考：将F∝IL写成等式是什么样的？
提出新问题
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)。
F=BIL
PART 02
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
磁感应强度
1.B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关。
2.用B=F/IL计算时，导线电流的方向与磁场方向必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零。
3.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：B=B1+B2+B3……（矢量和） ，用平行四边形法则运算。
d
b
a
细节说明
部分磁场的磁感应强度
比较项目 磁感应强度B 电场强度E
物理意义 描述磁场的性质 描述电场的性质
定 义 式 共同点 用比值的形式定义
特点 通电导线与B垂直， B与F、I、L无关 E与F、q无关
方 向 共同点 都是矢量，遵循矢量合成法则
不同点 小磁针N极的受力方向 放入该点正电荷的受力方向
磁感应强度与电场强度的比较
PART 03
匀强磁场
亥姆霍兹线圈演示仪得到匀强磁场
1.定义：强弱、方向处处相同的磁场
2.特点：磁感线是一组间隔相同的平行直线
3.常见的匀强磁场:
1）相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
2）通电螺线管内部的磁场
3）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
I
4.匀强磁场的磁感线：
匀强磁场
磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。在图中，S1和S2两处磁感线的疏密不同，这种不同是如何体现的呢？
如果在S1和S2 处，在垂直于纸面方向取同样的面积，穿过相同面积磁感线条数多的就密，磁感应强度就大。
问题与思考
PART 04
磁通量
3.单位： Wb（韦伯）
1.定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通。符号Φ
B1
S1
B2
S2
2.公式： Φ=BS
磁通量
Φ > 0
Φ < 0
B
B
4.磁通量是标量，且有正负
规定磁感线从平面的某一面穿入，磁通量为正；磁感线从平面的另一面穿入，磁通量为负。
磁通量是标量,运算遵循标量运算法则(代数求和)
正负不表大小，只表示磁感线从正面穿进还是从负面穿进
磁通量
5.物理意义：磁通量反映了穿过这个平面的磁感线条数。
S
B1
B2
当平面有相同方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之和；当平面有相反方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之差的绝对值。
S
B3
B1
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。
磁通密度：
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。
拓展学习—磁通密度
当B垂直S时：
当平面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量？
磁感应强度与平面夹角θ。
θ
B
S
同一平面，从与磁场垂直方向转过θ角，磁通量变为？
S
B
S
S′
θ
磁通量的计算
B
S
转过90°，平面与磁场平行，穿过的磁通量为多少？
转过180°，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为多少？
B
B
Φ=0
磁通量的计算
B
S
θ1
θ2
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末
初
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ΔΦ≠ΔB·ΔS。
磁通量的变化
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
PART 05
总结提升
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。
①当SB垂直时Φ=BS
②单位：韦伯，符号：Wb 1Wb=1T·m2
③磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。
磁场强弱、方向处处相同
磁感应强度
匀强磁场
磁通量
B
S
ΔΦ＝Φ2－Φ1
课堂小结
第2节 磁感应强度 磁通量
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