内容正文:
13.2 磁感应强度、磁通量
必修第三册
2025届高二物理组制
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁,通过电磁力的作用列车也可以悬浮起来,而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?
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类比电场
回顾:电场强度E的大小
思考1:我们是否能用类似的方法来研究磁场的强弱呢?
场源电荷
试探电荷+q
不能,且磁极不能单独存在
F
测量小磁针N极受力的大小来确定磁感应强度的大小?
小磁针N极和S极受力方向相反
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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
通过实验来探究通电导线受力与哪些因素有关?
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实验中的变量
磁场(磁场不变)
导线长度
导线在磁场中的放置方式(通电导线与磁场方向垂直)
导线中的电流
控制变量法
实 验
结论:长度相同时,电流越大, 导线受磁场力越大
结论:电流相同时,长度越长, 通电导线受力越大。
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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。
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思考:将F∝IL写成等式是什么样的?
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
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1.定义:在磁场中垂直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.
2.意义:磁感应强度B 是表示磁场强弱的物理量.
3.公式:
B=
4.单位: 在国际单位制中,其单位是特斯拉,简称特,符号是T
1 T=1 N/(A·m).
5.矢量:既有大小又有方向.方向就是磁场的方向,叠加遵循平行四边形定则.
一、磁感应强度
(定义式,而非决定式)
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(1)磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗?
B与L、I、F无关,与场源和该点在场中的位置有关。
(2)用计算时,要注意什么问题?
导线电流的方向与磁场方向的关系,要注意两者必须垂直。
通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大,平行时为零。
6.注意:
(3)若在某一点同时存在几个磁场,则该点的磁感应强度B如何?
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:……(矢量和) ,用平行四边形法则运算。
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人体器官内的磁场 10-13~10-9 T
地磁场在地面附近的平均值 5×10-5 T
我国研制作为α磁谱仪核心部件的大型永久磁体中心的磁场 0.1346 T
电动机或变压器铁芯中的磁场 0.8~1.7 T
核磁共振的磁场 3T
中子星表面的磁场 106~108 T
原子核表面的磁场 约1012 T
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磁感应强度B 电场强度E
物理意义 描述磁场力的性质的物理量 描述电场力的性质的物理量
定义式
大小 由磁场决定与通电导线无关 由电场决定与试探电荷无关
方向 磁感线切线方向或小磁针静止时N极受力方向 电场线切线方向或放入该点正电荷受力方向
场的叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和 合电场强度等于各电场的场强的矢量和
单位 1 T=1 N/(A·m) 1 N/C=1 V/m
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磁感应强度是矢量,当空间存在几个磁体(或电流)时,每一点的磁场等于各个磁体(或电