13.2 磁感应强度 磁通量（课件）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

第十三章：第2节 磁感应强度 磁通量 高中物理必修第三册 制作：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理必修第三册 磁感应强度 匀强磁场 磁通量 巩固提升 新课引入 01. 高中物理选择性必修第一册 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？ 高中物理必修第三册 温故知新 02. 电场的基本性质是什么？ 对放入其中的电荷 有电场力的作用 磁场的基本性质是什么？ 对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用 试探电荷所受电场力跟电荷量的比值,正试探电荷的受力方向 如何描述电场的强弱和方向？ 如何描述磁场的强弱和方向？ 能否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量? 磁感应强度 第一部分 高中物理必修第三册 探究磁场的方向 01. S N 场源电荷 试探电荷 +q 规定：小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场的方向。 电场强度方向： 磁场的方向： 规定：正试探电荷的受力方向 高中物理必修第三册 探究磁场的强弱 02. 回顾：电场强度E的大小 思考1：能否用测量N极受力的大小来确定磁场的强弱？ 场源电荷 试探电荷+ 不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为零，因而不能用测量N 极受力的大小来确定磁场的强弱。 怎么办 ？ 高中物理必修第三册 电流元 03. 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 高中物理必修第三册 问题与思考 04. 放置位置 电流大小 磁场中导线长度 磁场 （相同的磁场） （通电导线与磁场方向垂直） 控制变量 影响通电导线受力的因素 思考3：通电导线所受到的磁场力与什么有关呢？ 高中物理必修第三册 实验探究 05. 磁铁较宽，可视为匀强磁场 滑动变阻器可以改变电流的大小 但是L怎样变化呢？ 高中物理必修第三册 实验过程 06. 现象：电流I增大，导线摆动的角度增大；电流I减小，导线摆动的角度减小。 现象：通电导线L变长，导线摆动的角度增大；通电导线L变短，导线摆动的角度减小。 1.保持导体长度L不变，改变电流的大小 2.保持电流I不变，改变导线的长度 高中物理必修第三册 物理学家的观点 07. 高中物理必修第三册 实验结论 08. 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。 高中物理必修第三册 提出新问题 09. 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 高中物理必修第三册 磁感应强度 10. 1.定义： 2.单位： 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。 特斯拉，简称特，符号T。 3.方向： 矢量，方向与该点磁场的方向一致 4.意义：描述磁场的强弱和方向的物理量 高中物理必修第三册 几点说明 11. 1.B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关。 2.用B=F/IL计算时，导线电流的方向与磁场方向必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零。 3.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 高中物理必修第三册 一些磁场的磁感应强度 12. 高中物理必修第三册 磁感应强度和电场强度的对比 13. 比较项目 磁感应强度B 电场强度E 物理意义 描述磁场的性质 描述电场的性质 定 义 式 共同点 用比值的形式定义 特点 通电导线与B垂直， B与F、I、L无关 E与F、q无关 方 向 共同点 都是矢量，遵循矢量合成法则 不同点 小磁针N极的受力方向 放入该点正电荷的受力方向 匀强磁场 第二部分 高中物理必修第三册 匀强磁场 01. 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: （1）相隔很近的两个异名磁极之间的磁场 （2）通电螺线管内部的磁场 （3）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 高中物理必修第三册 匀强磁场的磁感线 02. 高中物理必修第三册 问题与思考 03. 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。 磁通量 第三部分 高中物理必修第三册 磁通量 01. 3.单位： Wb（韦伯） 1.定义：设在磁感应强度为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的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通。符号Φ B1 S1 B2 S2 2.公式： Φ=BS 高中物理必修第三册 磁通量的标矢性 02. Φ > 0 Φ < 0 B B 磁通量是标量，且有正负 规定磁感线从平面的某一面穿入，磁通量为正；磁感线从平面的另一面穿入，磁通量为负。 正负不表大小，只表示磁感线从正面穿进还是从负面穿进 高中物理必修第三册 磁通量的物理意义 03. 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 高中物理必修第三册 拓展学习——磁通密度 04. 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。 当B垂直S时： 高中物理必修第三册 磁通量的计算 05. 当平面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量？ 磁感应强度与S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 高中物理必修第三册 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 06. 高中物理必修第三册 磁通量的变化 07. 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。 高中物理必修第三册 STSE 08. 我国是最早在航海时使用指南针的国家。郑和下西洋的船队已经装备了罗盘，导航时兼用罗盘和观星，二者互相补充、互相修正。他的航海图叫做“针图”，图中的航线叫做“针路”。明清时期，我国海道针经一类书籍相当丰富。15世纪初成书的《顺风相送》《指南正经法》现藏于英国牛津大学图书馆。 总结提升 第四部分 课堂小结 高中物理必修第三册 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。 ①当SB垂直时Φ=BS ②单位：韦伯，符号：Wb 1Wb=1T·m2 ③磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。 磁场强弱、方向处处相同 磁感应强度 匀强磁场 磁通量 B S ΔΦ＝Φ2－Φ1 例题1 例题精选 01. 高中物理必修第三册 【参考答案】AC （多选）关于匀强磁场，下列说法中正确的是(　　) A．各处的磁感线疏密程度相同 B．各处的磁感应强度大小相等，但方向可以不同 C．各处的磁感线互相平行且等间距 D．各处的磁感线是互相平行的，但可以不等间距 例题2 例题精选 02. 高中物理必修第三册 【参考答案】BD （多选）关于磁感应强度下列说法正确的是（　　） A．根据定义式，磁场中某点的磁感应强度B 与F 成正比，与I成反比 B．磁感应强度B是矢量，方向与该点的小磁针静止时 N极所指的方向一致 C．磁感应强度B是矢量，方向与电流元所受安培力的方向相反 D．在某一磁场中，同一点的B是相同的，不同点的B也可能相同 例题3 例题精选 03. 高中物理必修第三册 【参考答案】C 已知通电长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度大小与通电导线中的电流I成正比，与该点到通电导线的距离r成反比，即，式中k为比例系数，现有两条相距为L的通电长直导线a和b平行放置，空间中存在平行于图中菱形PbQa的匀强磁场（图中未画出）。已知菱形PbQa的边长也为L，当导线a和b中通以大小相等、方向如图所示的电流I时，P点处的磁感应强度恰好为零。下列说法正确的是（　　） A．Q点处的磁感应强度大小为 B．两导线连线中点处的磁感应强度大小为 C．匀强磁场的磁感应强度大小为 D．匀强磁场的方向从Q点指向P点 解析 例题精选 04. 高中物理必修第三册 CD．由题意知电流在P点处产生的磁场的磁感应强度大小 由安培定则知导线a和b中的电流在P点处产生的磁场的磁感应强度方 向如图所示.由平行四边形定则可知电流产生的合磁场由Q点指向P点， 磁感应强度大小仍为，则匀强磁场的磁感应强度方向应由P点指向Q点，且大小为，才能使P点处的磁感应强度恰好为零，故C正确，D错误；A．同理可知，Q点处的磁感应强度也为零，故A错误；B．由于两导线连线中点到两导线的距离均为，两导线在该处产生的磁感应强度大小加倍，均为，方向均由Q点指向P点，则两导线连线中点处的合磁感应强度大小为故B错误。故选C。 例题4 例题精选 05. 高中物理必修第三册 【参考答案】A 两个半径均为的彼此绝缘的相同金属圆环、，相互垂直放置，其中金属圆环水平放置，两金属圆环的圆心重合于点，通有大小相同、方向如图所示的电流。若将一个单独的通电金属圆环在其内部产生的磁场近似的视作均匀的，且磁感应强度大小为，则下列说法正确的是（　　） A．穿过水平金属圆环的磁通量为 B．穿过水平金属圆环的磁通量为 C．圆心处的磁感应强度大小为 D．圆心处的磁感应强度大小为零 解析 例题精选 06. 高中物理必修第三册 AB．根据题意知，通电水平金属圆环在其内部产生的磁感应强度大小为，根据右手螺旋定则知，方向水平向左，通电水平金属圆环产生的磁感应强度大小为，方向竖直向下，故穿过水平金属圆环的磁通量为，故A正确，B错误； CD．由题知，通电圆环在O点处的磁感应强度大小均为B，方向相互垂直，则由几何关系知，圆心处的磁感应强度大小为 故CD错误。故选A。 THANKS cqw (c) - cqw (c) - cqw (c) - cqw (c) - cqw (c) - Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$