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2. 磁感应强度 磁通量
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？
1.了解磁感应强度。
2.知道磁通量。
1.理解和掌握磁感应强度的方向、大小及其单位。
2.能用磁感应强度的定义式进行有关计算。
3.通过实验、类比和分析，体会实验探究的思路方法。
（物理观念）
（科学探究）
（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
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课
堂
【探究一：磁感应强度的方向】
【探究结论】
小磁针静止时北极所指的方向，规定为该点
的磁感应强度的方向，简称该点的磁场方向。
电场
正试探电荷的受力方向
磁场
磁体或电流的受力方向
一、磁感应强度的方向
物理学规定：
小磁针N极(北极)的受力方向或小磁针静止时N极的指向，规定为该点的磁场方向, 即磁感应强度的方向。
问题1：磁感应强度的大小能否从小磁针N极受力的情况来研究？
不能。因为N极不能单独存在,小磁针静止时所受合力为零,因而不能用测量N极的受力情况来确定磁感应强度的大小。
引导：
磁场除了对磁体有作用力外，还对通电导线有作用力，能否用很小的一段通电导线来检验磁场的强弱呢？
【探究二：磁感应强度的大小】
理想模型
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叫做电流元.
方法：通过检验电流元来研究磁场强弱.
实验探究：磁感应强度的大小
猜想：通电导线受到的磁场力与哪些因素有关？
实验方法:控制变量法
导线长度、电流大小、磁场的不同、放置的位置（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）。
1.保持磁场和通电导线的长度不变，改变电流的大小。
2.保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。
结论：在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，
导线所受的安培力就越大。
结论：在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，
导线所受的安培力就越大。
现象：电流越大，导线的偏角越大。
【探究结论】
【逻辑推理】
F L
F I
F IL
F = B·IL
【推理探究】
精确的实验研究表明：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。
（1）同一磁场中 ，比值 为恒量；
（2）不同磁场中，比值 一般不同。
怎样理解这个物理量？
二、磁感应强度(B)
1.定义：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。
3.单位：特斯拉（特：T） 1T=1N/(A m)
4.方向：磁感应强度是矢量,方向与该点磁场的方向一致
2.定义式：
如果有几个磁场同时存在，则它们的磁场互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度的矢量和。
5.对磁感应强度的理解
(1)在定义式中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。
(2)磁感应强度反映磁场本身的特性，其值取决于磁场，与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等都无关。
(3)磁感应强度的方向：
①小磁针静止时N极指向——磁感应强度方向。
②无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的——即磁感应强度方向。
(4)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
人体感官内的磁场 10－13～10－9
地磁场在地面附近的平均值 5×10－5
我国研制的作为α磁谱仪核心部件的大型永磁体中心 0.1346
电动机或变压器铁芯中的磁场 0.8～1.7
电视机偏转线圈内 约0.1
实验室使用的最强磁场 瞬时103
恒定37
中子星表面磁场 106～108
原子核表面 约1012
一些磁场的磁感应强度/T
【规律比较】磁感应强度B与电场强度E的比较
【电场强度和磁感应强度的区别】
(1)电场力为零，该处电场强度为零；磁场力为零，该处磁感应强度不一定为零。
(2)某点电场强度方向即为放在该处的正电荷所受电场力的方向；某处磁感应强度的方向却不是放在该处的通电导体的受力方向。
(3)在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷，该电荷受到的电场力是惟一确定的；在磁场中某一确定的位置放入一段导线，电流受到的磁场力还与导线放置的方向及电流方向有关。
例1 关于磁感应强度下列说法中正确的是( )
A．由B= 知，磁场中某点的磁感应强度的大小与IL的乘积成反比，与F成正比
B．无论I的方向如何都可由B= 求磁感应强度的大小
C．磁场中某处磁感应强度方向与小磁针在该处所受的磁场力的方向相同
D.磁场中某点的磁感应强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关
【解析】选D。磁感应强度由磁场本身以及在磁场中的位置共同决定，与磁场力的大小、电流元的大小无关，A错，D对，只有当通电导线沿垂直磁场方向放置时，B= 才成立，B错，磁场中某点的磁感应强度方向与该点的小磁针北极受力方向相同，C错。
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:
相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
通电螺线管内部的磁场
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
I
匀强磁场
匀强磁场的磁感线
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
三、磁通量（Φ）
1.定义：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的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。
2.在匀强磁场中，公式为
Φ=BS⊥（ S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面）
3.单位：韦伯，简称韦，符号Wb，1Wb=1T·m2
的适用条件
1)匀强磁场 :B是匀强磁场的磁感应强度.
2)磁场方向垂直平面: B⊥S。 若S与B不垂直，则S为垂直于磁场方向的投影面积。
当B⊥S时,磁通量最大Φ=BS
当B∥S时,磁通量最小Φ=0。
当磁场B与面积S不垂直时, ΦΦ=BS⊥
4.物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数.
5.磁通量是有正负的，若在某个面积上有方向相反的磁场通过，求磁通量时，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和。
B
B
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
磁通量的物理意义
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
磁通量及磁通量的变化
例2.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 0.4 m，线段 NC、EF、MD、NE、CF 相等，长度为 0.3 m，通过面积 SMNCD、SNEFC、SMEFD 的磁通量Φ1、 Φ2、Φ3各是多少？
解：Φ1=BSMNCD =0.2×0.3×0.4Wb=0.024Wb
Φ2=0
Φ3= BSMEFDcosθ= BSMNCD = 0.024Wb
磁感应强度B
大小：
方向：小磁针在磁场中静止时N极指向
磁场
定量描述
单位：特斯拉（T )
矢量
单位：韦伯（Wb)
磁通量Φ
大小：Φ=BS
没有方向但有正负之分
标量
磁场叠加时等于各磁场的矢量叠加
1.关于磁感应强度，下列说法正确的是（ ）
A.由B= 可知,磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I的减小而增大
B.由B= 可知,磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受的磁场力F的增大而增大
C.通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零
D.放置在磁场中1 m长的通电导线，通入1 A的电流，受到的安培力为1 N，则该处的磁感应强度就是1 T
C
2.(多选)(2022·全国乙卷)安装适当的软件后,利用智能手机中的磁传感器可以测量磁传感应强度B。如图,在手机上建立直角坐标系,手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量,每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知 (　　)
A.测量地点位于南半球
B.当地的地磁场大小约为50 μT
C.第2次测量时y轴正向指向南方
D.第3次测量时y轴正向指向东方
BC
测量序号 Bx/μT By/μT Bz/μT
1 0 21 -45
2 0 -20 -46
3 21 0 -45
4 -21 0 -45
3.长10cm的通电直导线，通过1A的电流，在磁场强弱、方向一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4N，则该磁场的磁感应强度(　　)
A．等于4T
B．大于或等于4T
C．小于或等于4T
D．方向与其所受到的磁场力方向一致
B
4.两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O'Q在一条直线上,PO'与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为 (　　)
A.B、0　　　 B.0、2B　　　
C.2B、2B　　　 D.B、B
B
5.特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2,I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两点与b点距离相等,d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响,则 (　　)
A.b点处的磁感应强度大小为0
B.d点处的磁感应强度大小为0
C.a点处的磁感应强度方向竖直向下
D.c点处的磁感应强度方向竖直向下
C
6.(多选)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于
纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为 B0和 B0,方向也垂直于纸面向外。则(　　)
A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为
B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为
C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为
D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为
AC
7.两根长直导线a、b平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，图中O点为两根导线连线的中点，M、N为a、b连线的中垂线上的两点，且与a、b等距，两导线中通有等大、反向的恒定电流。已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比，则下列说法正确的是
（　　）
A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．在线段MN上的O点磁感应强度为零
D．若在N点放一小磁针，静止时其北极沿NO由N点指向O点
A
黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂，对彩霞是伟大的奠基。
停止前进的脚步，江河就会沦为一潭死水。
名言警句

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