第13章 2 第2节 磁感应强度 磁通量（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）

本高中物理讲义聚焦磁感应强度与磁通量核心知识点，从电流元引入，通过实验探究定义磁感应强度（含定义式B=F/Il、单位特斯拉、矢量方向），过渡到匀强磁场特性，再系统讲解磁通量（定义Φ=BS、适用条件、有效面积），形成完整知识脉络，辅以填空、判断等学习支架。 资料亮点在于以问题驱动科学探究（如“电流元受力与磁场强弱关系”实验猜想），结合实例培养科学思维（如磁通量计算中有效面积分析），落实物理观念（磁感应强度矢量性、磁通量标量性）。课中助力教师突破重难点，课后练习题帮助学生巩固，有效查漏补缺。

第2节　磁感应强度　磁通量 　 1．知道物理学上用磁感应强度描述磁场的强弱和方向。 2．理解磁感应强度的物理意义和定义式，并能利用公式B＝或F＝IlB进行简单计算。 3．知道磁通量的定义，知道Φ＝BS的适用条件，会用这一公式进行计算。 一、磁感应强度 1．电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的________叫作电流元。 2．磁感应强度：通电导线与磁场方向垂直时，它受到的力为F＝IlB，其中B是能表征磁场________的物理量，叫作磁感应强度。 (1)关系式：________。 (2)磁感应强度的单位：在国际单位制中的单位是________，简称特，符号是T，1 T＝1________。 3．磁感应强度的方向：磁感应强度是____________，它的方向就是该处小磁针静止时________所指的方向。 二、匀强磁场 1．定义：如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。 2．匀强磁场的磁感线：间隔相等的________________________。 3．实例：距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以认为是匀强磁场；两个________放置较近的线圈通电时，其中间区域的磁场近似为匀强磁场。 三、磁通量 1．定义：匀强磁场中，____________________和与__________________的平面面积S的乘积，即Φ＝BS。 2．拓展：磁感应强度B与研究的平面不垂直时，我们用这个面在垂直于磁感应强度B方向的____________与B的乘积表示磁通量。 3．单位：国际单位制中单位是________，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。 判断下列说法是否正确。 (1)电流元在磁场中受到的作用力越大，磁感应强度越大。(　　) (2)磁感应强度由磁场本身的性质决定，与放不放电流元无关。(　　) (3)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。(　　) (4)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。(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)× [答案自填] 乘积Il　强弱　B＝　特斯拉　　矢量　N极　平行直线　平行　磁感应强度B　磁场方向垂直　投影面积S′　韦伯 　 知识点一　磁感应强度 (1)图甲中的小磁针能定量反映磁场的强弱吗？ (2)如图乙所示，磁场对通电导线有力的作用，那么能通过通电导线受力的大小来判断磁场的强弱吗？通过怎样的实验来验证这些猜想？ (3)在磁场的同一位置，通电导线与磁场方向垂直时，无论怎样改变I、l的大小，F与Il的比值是变化的吗？ [提示]　(1)不能。 (2)能，利用控制变量法，保持电流和导线长度不变，通过与导线连接的竖直线的摆动角度判断其所受磁场力的大小，进而可以判断磁场的强弱。 (3)不变。 1．理解 (1)定义式：B＝，此式表示通电导线垂直于磁场方向时，它受的磁场力为F。而当通电导线与磁场方向平行时，所受磁场力为0。 (2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与放入磁场中的通电导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。 (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”。 2．方向 (1)磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。 (2)表述方式 ①小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。 ②小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或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。 3．大小：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。 角度1　对磁感应强度的理解 　(2025·江苏泰州市期中)关于磁感应强度B，下列说法正确的是(　　) A．一小段通电直导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零 B．由B＝知，一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．磁感应强度的方向一定是小磁针N极所指的方向 D．磁感应强度的方向，就是一小段通电导线在该处所受磁场力的方向 [解析]　根据B＝可知，一小段通电直导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零，A正确；一小段通电导线在某处不受磁场力，可能是导线与磁场平行，而该处的磁感应强度不一定为零，B错误；磁感应强度的方向一定是小磁针静止时N极所指的方向，C错误；磁感应强度的方向，与一小段通电导线在该处所受磁场力的方向垂直，D错误。 [答案]　A 　如图所示的是磁场中的两条磁感线，A、B、C为磁场中的三个点，其中A、C在同一条直线磁感线上，下列关于三点所在处的磁感应强度BA、BB、BC的说法正确的是(　　) A．BA一定大于BB B．BA可能与BB大小相等 C．BA与BB、BC方向相同 D．BA与BB无法比较大小关系 [解析]　磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，故由题图可知BA＞BB，故A正确，B、D错误；A、C在同一条直线磁感线上，磁感应强度的方向为磁感线的切线方向，且磁感线为直线，故BA与BC同向，BB的方向与二者不同，故C错误。 [答案]　A 角度2　磁感应强度的计算 　我国某地的地磁场的磁感应强度的水平分量是3．0×10－5 T，竖直分量是4．0 × 10－5 T，则该地磁感应强度的大小和方向是(　　) A．2．0 × 10－5 T，与水平方向成53°角向下 B．2．0 × 10－5 T，与水平方向成53°角向上 C．5．0 × 10－5 T，与水平方向成53°角向下 D．5．0 × 10－5 T，与水平方向成53°角向上 [解析]　根据矢量合成法则知B＝ T＝5．0×10－5 T，设其与水平方向夹角为θ，则有tan θ＝＝，可得θ＝53°，由于我国处在北半球，所以该地磁感应强度的方向与水平方向成53°角向下。 [答案]　C 　 知识点二　磁通量 如图所示，将一矩形线框从abcd位置移动到a′b′c′d′位置(线框平行于纸面移动)，中间是一条电流方向向上的通电导线，请思考： (1)导线的左边磁场的方向向哪？右边呢？ (2)在移动过程中，当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框的磁感线条数有何特点？ [提示]　(1)导线左边的磁场方向垂直于纸面向外，右边的磁场方向垂直于纸面向里。 (2)当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框垂直于纸面向外的磁感线条数与垂直于纸面向里的磁感线条数相同。 1．磁通量的计算 (1)公式：Φ＝BS。 适用条件：①匀强磁场；②磁场方向与平面垂直。 (2)在匀强磁场B中，若磁感应强度方向与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感应强度方向上的投影面积。 例如图中的S，则有S⊥＝S cos θ，Φ＝BS cos θ，式中S cos θ即为面积S在垂直于磁感应强度方向上的投影，我们称为“有效面积”。 2．磁通量的正、负 (1)磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。 (2)若同时有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。 (2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。 (3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。 　如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，与线圈圆心相同、半径为r的虚线圆范围内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于线圈平面。下列说法正确的是(　　) A．图示位置穿过线圈的磁通量为πBr2 B．图示位置穿过线圈的磁通量为nπBR2 C．图示位置穿过线圈的磁通量为πBR2 D．将线圈从图示位置绕某直径转过180°，穿过线圈的磁通量变化量为0 [解析]　根据磁通量的公式Φ＝BS可知，磁场的有效面积S＝πr2，所以线圈在题图所示位置时的磁通量Φ＝Bπr2，A正确，B、C错误；线圈转过180°后，磁通量Φ′＝－BS＝－Bπr2，所以磁通量的变化量ΔΦ＝Φ′－Φ＝－2Bπr2，磁通量的变化量大小为2Bπr2，D错误。 [答案]　A 　(2025·河北张家口市期末)如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ ＝ 60°，线圈平面面积S＝0．4 m2，匝数n＝10，处于磁感应强度大小B＝0．6 T、方向竖直向下的匀强磁场中，下列说法正确的是(　　) A．穿过线圈的磁通量大小为1．2 Wb B．把线圈以cd为轴顺时针转过30°，则穿过线圈的磁通量大小为2．4 Wb C．把线圈以cd为轴顺时针转过120°，则穿过线圈的磁通量大小为0．24 Wb D．把线圈以cd为轴顺时针转过120°，则穿过线圈磁通量的变化量大小为0．12 Wb [解析]　线圈在垂直于磁场方向上的投影面积S⊥＝S cos 60°＝0．4× m2＝0．2 m2，穿过线圈的磁通量大小Φ1＝BS⊥＝0．6×0．2 Wb＝0．12 Wb，故A错误；线圈以cd为轴顺时针方向转过30°后变为与磁场平行，穿过线圈的磁通量大小Φ＝0，故B错误；线圈以cd为轴顺时针方向转过120°后变为与磁场垂直，故此时通过线圈的磁通量大小Φ2＝BS＝0．6×0．4 Wb＝0．24 Wb，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故ΔΦ＝－Φ2－Φ1＝－0．24 Wb－0．12 Wb＝－0．36 Wb，故磁通量的变化量大小为0．36 Wb，故C正确，D错误。 [答案]　C 　【教材经典P113第3题】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B为0．2 T，方向沿x轴的正方向，且线段MN、DC相等，长度为0．4 m，线段NC、EF、MD、NE、CF相等，长度为0．3 m，通过面积SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量Φ1、Φ2、Φ3各是多少？ [解析]　面积SMNCD与磁场方向垂直，故磁通量Φ1＝BSMNCD＝0．2×0．4×0．3 Wb＝0．024 Wb。面积SNEFC与磁场方向平行，故磁通量Φ2＝0。面积SMEFD与磁场方向的夹角未知，可将其投影到与x轴垂直的MNCD，MEFD的有效面积等于MNCD的面积，故磁通量Φ3＝BSMNCD＝0．2×0．4×0．3 Wb＝0．024 Wb。 [答案]　0．024 Wb　0　0．024 Wb 综合一练　磁通量的计算 　(2025·江苏无锡市期中)如图所示，矩形线圈的面积为0．2 m2，放在磁感应强度为0．1 T的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30°角。 求： (1)穿过线圈的磁通量大小。 (2)当线圈从图示位置绕 ab边逆时针转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小。 [解析]　(1)题图中穿过线框的磁通量 Φ＝BS sin 30°＝0．1×0．2× Wb＝0．01 Wb。 (2)当线圈从题图所示位置绕 ab边逆时针转过60°的过程中，末位置的磁通量Φ′＝BS＝0．02 Wb 则穿过线圈的磁通量变化量大小 ΔΦ＝Φ′－Φ＝0．01 Wb。 [答案]　(1)0．01 Wb　(2)0．01 Wb 1．(磁感应强度的理解)下列说法正确的是(　　) A．磁感应强度是矢量，方向和某点电流元的方向相反 B．磁感应强度的大小等于穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量 C．通过某一面积的磁通量为零，该处的磁感应强度一定为零 D．根据定义式B＝可知，磁场中某点磁感应强度B与F成正比，与L成反比 解析：选B。磁感应强度是矢量，方向和某点电流元的方向垂直，故A错误；根据Φ＝BS可知，磁感应强度的大小等于穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量，故B正确；通过某一面积的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零，可能磁场与该面积平行，故C错误；公式B＝是磁感应强度的定义式，采用的是比值法定义，B与F、L无关，故D错误。 2．(磁感应强度和磁感线)(2025·福建省合格考)如图所示为某磁场部分磁感线的分布，磁场中a、b两点的磁感应强度大小分别为Ba、Bb，则(　　) A．Ba＝Bb B．Ba＞Bb C．Ba＜Bb D．a、b两点的磁场方向相同 解析：选B。磁感线越密，磁感应强度越大，所以Ba＞Bb，A、C错误，B正确；磁场的方向沿着磁感线的切线，a、b两点的磁场方向不相同，D错误。 3．(磁通量的计算)(2025·江苏省合格考)如图所示，正方形线框abcd位于纸面内，边长为L，线框的对称轴OO′恰好位于图示匀强磁场的右边界上，磁场磁感应强度为B。若线框由图示位置绕OO′旋转180°，此过程中穿过线框的磁通量的变化量的绝对值为(　　) A．0　 B．BL2 C．BL2 D．2BL2 解析：选C。线框旋转前的磁通量Φ1＝BL2，旋转180°后的磁通量Φ2＝－BL2，则磁通量的变化量的绝对值|ΔΦ|＝|Φ2－Φ1|＝BL2。 4．(磁通量的计算)虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直于磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有(　　) A．Φ1＞Φ2　　　　　 B．Φ1＝Φ2 C．Φ1＜Φ2 D．无法判断 解析：选B。根据磁通量的公式Φ＝BS可知S应为圆环处于磁场中的有效面积，由于两环在同一磁场中的有效面积相同，故穿过两环的磁通量相同，即Φ1＝Φ2。 学科网（北京）股份有限公司 $