13.2 磁感应强度 磁通量-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019必修第三册）

13.2 磁感应强度 磁通量 【物理核心素养】 物理观念：培养学生形成相互作用观念。 科学思维：通过实验探究磁场的规律，激发学习兴趣，增强求知的欲望，培养逻辑思维能力及表述能力。 科学探究：让学生利用控制变量法定性分析磁场力与电流大小、放入磁场中的导线的长度、磁场强度的关系。 科学态度与责任：相信客观存在与客观规律，经历合作探究过程，领略科学探究中的思想; 使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的科学方法。 【教学重难点】 教学重点：磁感应强度的定义及条件、磁通量含义 教学难点：磁感应强度概念的建立、对磁通量物理意义的理解 知识点一、磁感应强度 1．电流元：很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il. 2．定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫作磁感应强度． 3．定义式：B＝. 4．单位：特斯拉，简称特，符号为T. 5．磁感应强度是表征磁场强弱的物理量． 6．磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向． 【特别提醒】 1．磁感应强度的定义式B＝也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”． 2．磁感应强度是反映磁场强弱的物理量，它是用比值定义法定义的物理量，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． 3．磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式： (1)小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向． (2)小磁针静止时S极所指的反方向，即S极受力的反方向． (3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向． 【总结提升】 1．在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力一般不相同． 2．B的大小与F、I、l无关：通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是由于电流方向与B的方向在一条直线上． 【经典例题1】下列有关公式 的说法中不正确的是（   ） A．一个磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比 B．由公式 变型可得 ，说明通电导线与匀强磁场方向垂直时，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 C．磁感应强度B的单位由F、I和L的单位决定，在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，符号是T， D．磁感应强度B由磁场本身决定，与F大小、I大小、L大小无关 【变式训练1】在匀强磁场中，长为10 cm的直导线与磁场方向垂直。当其通有10 A电流时，受到的磁场力大小为0.2 N，则该磁场的磁感应强度大小为（　　） A．0.01 T B．0.02 T C．0.2 T D．5 T 知识点二、磁通量 1．定义：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积．即Φ＝BS. 2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度B的乘积表示磁通量． 3．单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝1 T·m2. 4．引申：B＝，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量． 【总结提升】 1.磁通量的计算 (1)公式：Φ＝BS. 适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直． (2)若磁感线与平面不垂直，则Φ＝BScos θ.其中Scos θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图所示． 2．磁通量的正、负 (1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值． (2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2. 3．磁通量的变化量 (1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.(B、S相互垂直时) (2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.(B、S相互垂直时) (3)B和S同时变化，ΔΦ＝Φ2－Φ1. 4．磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示．若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)． 【经典例题2】等腰直角三棱柱如图所示，其中侧面为正方形，边长为L，侧面与水平面平行，该三棱柱位于水平向左的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。下列说法正确的是（　　） A．穿过正方形的磁通量大小为 B．穿过矩形的磁通量大小为 C．穿过矩形的磁通量大小为0 D．磁通量有正负，所以是矢量 【变式训练2】如图所示，有三个以O为圆心的圆形线圈a、b、c，半径，在线圈b区域内存在一垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小。 （1）求通过三个线圈的磁通量总和； （2）要使通过三个线圈的磁通量总