13.2 磁感应强度 磁通量 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十三章 电磁感应与电磁波初步 第二节 磁感应强度 磁通量 高中物理必修第三册 1 磁感应强度的方向 2 磁感应强度的方向 3 匀强磁场 计划与措施 学习目标 4 磁通量 2 磁场有强弱之分，磁场的 不同位置磁场的方向不同。我们怎样定量地描述磁场的强弱和方向？ 新课引入 电场 + 试探电荷q F 大小： 方向： 正电荷受力方向 磁场 强弱（大小）：？ 方向： 小磁针静止时N极指向 电流元 电流元：很短一段通电导线中电流I与长度l乘积 （理想化模型，实际并不存在） 类比 电场强度E表示电场的强弱和方向 磁感应强度B表示磁场的强弱和方向 新课引入 （1）小磁针N极在磁场中受力的方向（小磁针静止时N极的指向。） （2）磁感线在该点的切线方向 一、磁感应强度的方向 5 能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？ 问：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。 通电导体 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 二、磁感应强度的大小 放置位置 电流大小 磁场中导线长度 磁场的强弱 （相同的磁场） （通电导线与磁场方向垂直即B⊥I） 控制变 量法 影响通电导线受力的因素 通电导线受到的磁场力可能与哪些因素有关？ 二、磁感应强度的大小 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？ 二、磁感应强度的大小 二、磁感应强度的大小 探究影响通电导线受力的因素 实验现象： 1.长度L不变，导线摆角随电流增大而增大 2.电流不变，导线摆角随长度增大而增大 精确的实验表明： 通电导线与磁场方向垂直时，同一匀强磁场 当L不变，I越大，F越大 当I不变，L越长，F越大 F∝IL 一、磁感应强度 实验结论： F=BIL 比值F/IL为恒量； F=KIL 二、磁感应强度的大小 1.定义： 3.单位： 4.方向： 当通电导线与磁场垂直时，通电导线所受磁场的作用力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。 在国际单位制中,特斯拉，简称特，国际符号是T。 磁感应强度是矢量, 方向与该点磁场的方向一致 2.定义式： 5.意义：描述磁场的强弱和方向的物理量 1T=1N/(Am) 条件：磁场方向和电流垂直B⊥I 二、磁感应强度的大小 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 4.匀强磁场的磁感线： 三、匀强磁场 问：S1和S2哪里的磁感应强度大？ S1 三、磁通量 如何定义一个物理量来描述通过物体某一面积磁感线的条数？ S B1 S B2 通过面积S相同时，磁感线越密（B越大），通过磁感线的条数越多 磁感应强度B相同时，垂直磁场方向面积越大（SCOSθ越大），通过磁感线的条数越多 B S B S θ SCOSθ 三、磁通量 1.定义：匀强磁场中，磁感应强度 B 与垂直磁场方向的有效面积 S 的乘积 2.公式： Φ = B·S⊥ S B Φ=BS ①当S⊥B时， ②当B∥S时,磁通量Φ=0 条件：匀强磁场 ③当磁场B与面积S不垂直,如图 Φ=BScosθ 3.单位： Wb（韦伯） 三、磁通量 4.磁通量是标量，但有正、负。 正、负只表示穿过平面的方向。当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。 B S Φ = BS B S Φ = - BS 合磁通为相反磁通抵消以后剩余的净磁通量。 遵循标量运算法则(代数求和) S B1 B2 B1 S B2 5.物理意义：反映穿过这个平面的磁感线条数。 三、磁通量 6.磁通密度（磁感应强度）： 拓展学习 （3）表示垂直穿过磁场方向单位面积的磁通量。 （1）公式： （2）单位： 1 Wb/m2 =1T=1N/(A·m) 三、磁通量 7.磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1 末态磁通量 初态磁通量 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。 三、磁通量 【练习1】如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，磁场垂直于圆环从纸面穿出，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是（ ） A．Φa＞Φb　 B．Φa＜Φb C．Φa＝Φb D．不能确定 a b C 随堂练习 【练习2】如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直，则穿过两环的磁通量Фa和Фb大小关系为( ) A.均向上，Фa＞Фb B.均向下，Фa＜Фb C.均向上，Фa＝Фb D.均向下，无法比较 A 随堂练习 【练习3】如图所示,一矩形线框,从.abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)( ) A.一直增加 B.一直减少 C.先增加后减少 D.先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少 a d c b a′ b′ d′ c′ D 随堂练习 随堂练习 【练习4】如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积 之间的关系为 S1 ＞ S2 = S3 ，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为 Φ1 、 Φ2 、 Φ3 则它们的大小关系是( ) A. Φ1 > Φ2 > Φ3 B. Φ1 > Φ2 = Φ3 C. Φ1 < Φ2 < Φ3 D. Φ1 < Φ2 = Φ3 N S 1 2 3 C 【练习5】四根平行的长直导体棒分别放置于竖直平面内的正方形的四个顶点，导体棒均垂直于正方形平面，均通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，则正方形中心处O点的磁感应强度方向是（    ） A. 竖直向上             B. 竖直向下              C. 水平向左                 D. 水平向右 解析：如图由右手定则，2、4导体棒的合磁场指向1，1、3导体棒的合磁场指向4，由对称性可知正方形中心处O点的磁感应强度方向水平向左，所以C符合题意. C 随堂练习 $$