2014年《步步高》高中物理（人教选修3-1）配套Word版文档讲义：第三章 磁场（8课时）

学案2　磁感应强度 [学习目标定位] 1.知道物理学上用磁感应强度描述磁场的强弱和方向.2.掌握磁感应强度的方向的规定，理解磁感应强度大小的表达式，进一步理解磁感应强度的概念.3.会简单地计算磁感应强度的大小． 一、磁感应强度的方向 物理学中用磁感应强度来描述磁场的强弱和方向，把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称磁场的方向． 二、磁感应强度的大小 1．电流元：在物理学中，把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． 2．定义：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．公式： F＝ILB.由此，在导线与磁场垂直的最简单情况下，磁感应强度B＝. 3．磁感应强度的单位：在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号是T.由力F、电流I和长度L的单位决定，1 T＝1. 一、磁感应强度的方向 [问题设计] 把小磁针放到条形磁铁周围不同的位置，小磁针的指向不同，这说明磁场和电场一样，也是具有“方向性”的． 在研究电场的方向时，我们把试探电荷放入电场，并规定正电荷的受力方向为电场强度的方向，那么与此类似，为了描述磁场的方向，我们可以怎么做呢？ 答案　在磁场中放入小磁针，小磁针在磁场中受力后将会转动．小磁针静止时，它的指向也就确定了，显示出这一点的磁场对小磁针N极和S极的作用力的方向，据此可以确定该点的磁场方向． [要点提炼] 1．物理意义：磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量． 2．磁感应强度的方向：磁感应强度的方向就是磁场的方向，即静止时小磁针N极所指的方向(注意：没有把通电导线受力的方向规定为磁感应强度的方向)． 二、磁感应强度的大小 [问题设计] 我们从分析电荷在电场中受力情况着手，找到了表示电场强弱的物理量——电场强度．但小磁针有两个磁极，因此不可能测量N极受力的大小．由于磁场对通电导线有作用力，我们可以从一小段通电导线的受力来描述磁场的强弱． 如图1所示，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过摆动角度的大小可以比较磁场力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流由外部电路控制． 图1 (1)保持导线通电部分的长度不变，改变电流大小，导线受力情况如何变化？ (2)保持电流不变，改变导线通电部分的长度，导线受力情况如何变化？ (3)通电导线受力与哪些因素有关？ 答案　(1)电流越大，导线受力越大． (2)通电导线越长，导线受力越大． (3)精确实验表明，通电导线在磁场中受到的磁场力的大小，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的乘积成正比，用公式表示为F＝BIL，式中B为比例系数． [要点提炼] 1．磁感应强度的定义及公式：将电流元IL垂直放入磁场，它受到的磁场力F与IL的比值叫磁感应强度，用公式表示为 B＝. 2．对磁感应强度的理解 (1)磁感应强度是反映磁场强弱的物理量，它是用比值法定义的物理量，由磁场自身决定，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关． (2)因为通电导线取不同方向时，其受力大小不相同，故在定义磁感应强度时，式中F是指通电直导线垂直磁场放置时受到的磁场力． (3)磁感应强度的方向是该处磁场的方向，也是小磁针N极的受力方向，而不是该处电流元受力F的方向． [延伸思考]　能否认为B与F成正比，与IL乘积成反比？ 答案　不能．B是描述磁场本身的性质的，是用比值定义法定义的物理量，与F及IL的大小无关． 一、对磁感应强度方向的认识 例1　关于磁感应强度的方向，下列说法正确的是(　　) A．磁感应强度的方向就是小磁针N极所指的方向 B．磁感应强度的方向与小磁针N极的受力方向一致 C．磁感应强度的方向就是通电导线的受力方向 D．磁感应强度的方向就是该处磁场的方向 解析　磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时N极所指的方向或小磁针N极的受力方向，它与通电导线所受力的方向是不一致的．正确答案为B、D. 答案　BD 二、对磁感应强度概念及公式的理解 例2　关于磁感应强度，下列说法正确的是(　　) A．由B＝可知，B与F成正比，与IL成反比 B．通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零 C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B＝0) D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定 解析　磁感应强度B＝ 只是一个定义式，而不是决定式；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关．故选D. 答案　D 针对训练　下列有关磁感应强度的说法中，正确的是(　　)