第二节 电流的磁场 磁感性强度-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步精品讲义（沪科版2020上海必修第三册 ）

第2课 电流的磁场 磁感应强度 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1.理解磁感应强度B的定义式和物理意义。 2.知道磁感应强度的单位，知道用磁感线的疏密程度可以形象地描述磁感应强度的大小。 3.理解磁通量的概念。 通过磁感应强度的定义，掌握用比值定义物理量的方法。 ( 知识精讲 ) 知识点01 磁感应强度 [观图助学] 巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，实验室中的小磁铁只能吸起几枚铁钉(如图所示)。磁体磁性的强弱，表现为它所产生的磁场对磁性物质和电流的作用力的强弱，也就是说磁场也有强弱之分。那么我们怎样认识和描述磁场的强弱呢？ 1.定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的安培力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫磁感应强度。 2.定义式：B＝。 3.单位：特斯拉，简称特，符号为T。 4.意义：B反映了磁场的强弱。 5.方向：磁感应强度是矢量，小磁针的N极在磁场中某点受力的方向，就是这点磁感应强度的方向。 提示　磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。 [思考判断] (1)与电场强度相似，磁场强度是表示磁场的强弱和方向的物理量。( ) (2)电流元在磁场中受到的作用力越大，磁感应强度越大。( ) (3)B＝只是定义式，磁感应强度是磁场本身的属性，与放不放通电导线无关。( ) 知识点02 匀强磁场 1.定义：如果磁场中各处的磁感应强度大小和方向都相同，则该磁场为匀强磁场。 2.特点 (1)强弱、方向处处相同的磁场。 (2)磁感线特点：疏密均匀的平行直线。 知识点03 磁通量 [观图助学] 如图所示一水平方向的匀强磁场，矩形线圈abcd水平放置。此时有磁感线穿过线圈吗？线圈如何放置，穿过磁感线条数最多？ 1.定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。 2.单位：在国际单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1__T·m2。 3.公式：Φ＝BS(B⊥S)。 4.意义：表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。 [思考判断] (1)磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。( ) (2)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。( ) (3)将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等。( ) (4)磁通量越大，磁感应强度越大。( ) 磁场对通电导体也有力的作用，该力的方向不是磁感应强度方向，二者垂直。 磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，不随电流元大小及电流元所受磁场力的大小的变化而变化。因此，“一个电流元垂直放入磁场中的某点，磁感应强度与电流元受到的磁场力成正比，与电流元成反比”。这种说法不正确。 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 ′与磁感应强度的乘积表示磁通量。 B＝，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫磁通密度。 ( 能力拓展 ) 考法01 　对磁感应强度的理解 [观察探究] 如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌面上，通电直导线所在处的磁场认为是均匀的。 (1)保持长度不变，改变电流大小，能观察到什么现象？ (2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，能观察到什么现象？ (3)通过这个实验能得到什么结论？ [探究归纳] 1.磁感应强度的决定因素 磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小也无关。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说B与F成正比或B与Il成反比。 2.对定义式B＝的理解 (1)B＝是磁感应强度的定义式，其成立的条件是通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为在磁场中某点通电导线受力的大小除和磁场强弱、电流I和导线长度l有关以外，还和导线的放置方向有关。 (2)通电导线在磁场中的放置方向不同，所受磁场力也不相同。当通电导线与磁场方向平行时，通电导线受力为零，所以我们不能根据通电导线受力为零来判定磁感应强度B的大小为零。 (3)磁感应强度的定义式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”。 3.磁感应强度B的方向 磁感应强度B是一个矢量，它的方向可以有以下几种表述方式： (1)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。 (2)小磁针静止时N极所指的方向。 (3)小磁针N极受力的方向。 [试题案例] [例1] 关于磁感应强度，下列说法中正确的是(　　) 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的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零 C.通电导线所受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场 D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决