13.2 磁感应强度 磁通量（培优教学课件）物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦磁感应强度和磁通量，通过电磁铁吸钢铁与小磁体吸铁钉的对比导入，从磁场定性认识过渡到定量描述，借助电场强度类比、电流元模型及实验探究搭建学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，用比值定义法构建磁感应强度，类比电场强度深化理解，通过控制变量实验探究磁场力与IL的关系。结合匀强磁场、磁通量正负及变化量的典例分析，培养学生物理观念和科学推理能力，助力教师高效教学。

2.磁感应强度 磁通量 第十三章 电磁感应与电磁波初步 人教版必修第三册 导入新课 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？ 物理观念 理解磁感应强度、磁通量的概念及物理意义。 科学思维 通过比值定义法构建物理量，学会定量计算磁通量。 科学态度 与责任 体会物理定义法的严谨，提升科学认知能力。 学习目标 重点 磁感应强度概念，磁通量的计算与判断。 难点 磁通量的正负理解，曲面磁通量分析。 重点难点 1. 磁感应强度 2. 匀强磁场 3. 磁通量 4. 课堂总结 5. 练习与应用 第2节 磁感应强度 磁通量 学习内容 一、磁感应强度 第2节 磁感应强度 磁通量 电场 电场力F 电场的强弱 电荷q 磁场 磁场力F 磁场的强弱 电流 磁体 电场强度E ??? 对放入其中的电荷有电场力的作用 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 ？？？？？ 电荷的受力大小与方向（正？负？） 磁极（电流）的受力大小与方向（N？S？） 如何描述电场的强弱和方向？ 如何描述磁场的强弱和方向？ 1、电场强弱与磁场强弱 S 电场强度方向： 正试探电荷的受力方向 磁场的方向：小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场的方向。 1、磁场的方向 电场 磁场 场源电荷 试探电荷 +q +Q 电场强度E的大小 如何测量磁场施加的力的大小？ 磁极？电流？ 3、磁场力的测量 思考1：能否用测量N极受力的大小来确定磁场的强弱？ 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。 思考2：磁场除对磁体有作用力外，还对谁有作用力？ 通电导体，电流。 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 4、实验探究 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 猜想：通电导线所受到的磁场力与什么有关呢？ 如何改变电流大小？ 如何长度如何改变？ 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 4、实验过程与现象及结论 结论：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 通电导线与磁场方向垂直时，它受力F 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。 从实验中可以得出的比值是不变的，比值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，比值是不同的: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，这个比值正是我们要寻找的能表征磁场强弱的物理量——磁感应强度。 4、磁感应强度 定义：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。 规定小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁感应强度的方向. 单位： 特斯拉，简称特，符号T。 方向： 矢量，方向与该点磁场的方向一致 意义：描述磁场的强弱和方向的物理量 4、磁感应强度 d b a 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） ，满足平行四边形法则运算。 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 4、磁感应强度 例1 ：关于磁感应强度的概念，下列说法正确的是( ) A. 通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零 B. 通电导线在某处所受磁场力为零，说明该处磁感应强度为零 C. 磁感应强度的方向与通电导线在该处所受磁场力的方向相同 D. 由磁感应强度定义式 可知， 与 成正比，与 成反比 5、典例分析 [解析]选A。通电导线放在磁感应强度不为零的磁场中，且导线与磁感应强度的方向不平行时才会受到磁场力，现磁感应强度为零，则该导线所受的磁场力一定为零， 正确；通电导线与磁感应强度的方向平行时，所受磁场力也可以为零， 错误；磁感应强度的方向与通电导线在该处所受磁场力的方向垂直， 错误；磁场中某点磁感应强度 与 无关，与 也无关，其由磁场本身决定， 错误。 5、典例分析 例2：三根通电平行直导线 、 、 的截面图如图所示。若通过它们的电流大小都相同，且 ，则 点的磁感应强度的方向是( ) A. 垂直于纸面指向纸里 B. 垂直于纸面指向纸外 C. 沿纸面由 指向 D. 沿纸面由 指向 5、典例分析 [解析]选C。直导线 在 点产生的磁场与直导线 在 点产生的磁场方向相反，磁感应强度大小相等，则合磁感应强度为零；而直导线 在 点产生的磁场方向沿纸 面由 指向 。故 点的磁感应强度的方向为沿纸面由 指向 ， 、 、 错误， 正确。 5、典例分析 例3： 把长 的直导线全部放入匀强磁场中，当直导线中通过的电流为 时，该直导线受到的磁场力大小为 ，则该匀强磁场的磁感应强度大小可能为( ) A. B. C. D. 5、典例分析 [解析]选A。若磁场的方向与电流方向垂直，则 ；若磁场的方向与电流方向不垂直，则磁感应强度大小应大于 。 5、典例分析 二、匀强磁场 第2节 荷磁感应强度 磁通量 定义：强弱、方向处处相同的磁场 特点：磁感线是一组间隔相同的平行直线 1、匀强磁场 常见匀强磁场： 相隔很近的两个异名磁极之间的磁场 通电螺线管内部的磁场 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 三、磁通量 第2节 荷磁感应强度 磁通量 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？ 1、磁通量 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 2.公式： Φ=BS Φ = BS Φ = 0 1 Wb＝1 T·m2=1v·s 4.物理意义：表示穿过某一面积的磁感线条数 5.磁通量是标量，且有正负。正负不表大小，只表示磁感线从正面穿进还是从负面穿进。 1、磁通量 S B a b 2、磁通量的计算 公式： 。 适用条件：①匀强磁场；②磁场方向与平面垂直。 在匀强磁场 中，若磁感应强度方向与平面不垂直，公式 中的 应为平面在垂直于磁感应强度方向上的投影面积。 例：图中的 ，则有 ， ，式中 即为面积 在垂直于磁感应强度方向上的投影，我们称为“有效面积”。 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。 Φ = BS Φ = - BS Φ =( B1 -B2 )S 通过某一平面的磁通量的大小，可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。在同一磁场中，磁感应强度越大的地方，磁感线越密。因此，B越大，S越大，磁通量就越大，意味着穿过这个面的磁感线条数越多。过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和。即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量。 3、磁通量的正负 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。 4、磁通量的变化 例4： 关于磁场的有关概念，下列说法正确的是( ) A. 磁通量是描述穿过某一面积磁感线的数量，有方向性，是矢量 B. 磁感应强度的方向跟产生磁场的电流方向无关 C. 磁感应强度的方向跟放入磁场中的、受磁场力作用的电流方向有关 D. 磁感线某处的切线方向表示该点的磁场方向，其疏密程度表示磁感应强度的大小 5、典例分析 [解析]选D。磁通量虽然有方向，但其计算不使用平行四边形定则，是标量，故 错误；根据安培定则可知，磁感应强度的方向跟产生磁场的电流方向有关，故 错误；磁感应强度的方向仅仅与磁场本身有关，与电流受到的磁场力方向以及电流的方向无关，故 错误；磁感线可以形象描述磁场的强弱和方向，磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的大小，故 正确。 5、典例分析 例5：在空间直角坐标系 中选取如图所示的 棱柱形空间，空间存在沿 轴正方向的匀强磁场。通过面积 （ 所围的面积）、 （ 所围的面积）和 （ 所围的面积）的磁通量大小分别为 、 和 ，则( ) A. B. C. D. 三者均不为零 5、典例分析 [解析]选C。根据磁通量的定义可知，在匀强磁场中 ，其中 为匀强磁场的场强，处处相同。 为有效面积，即平面在与磁场垂直方向的投影。由题意可知，匀强磁场方向沿 轴正方向， 和 平面在与磁场垂直方向的投影均为 所围的面积大小，故 ， 与磁场方向平行，即在与磁场垂直方向的投影为0，故 。 5、典例分析 例6： 如图所示，线圈平面与水平方向夹角 ，线圈平面面积为 ，共有 匝，匀强磁场磁感线竖直向下，磁感应强度的大小为 ，设此时穿过线圈的磁通量为正，下列说法正确的是( ) A. 通过线圈的磁通量为 B. 若线圈以 为轴逆时针转过 ，通过线圈的磁通量为 C. 若线圈以 为轴顺时针转过 ，通过线圈的磁通量为 D. 若线圈以 为轴顺时针转过 ，通过线圈磁通量的变化量为 5、典例分析 [解析]选B。通过线圈的磁通量为 ，故 错误；若线圈以 为轴逆时针转过 ，线圈平面与磁场垂直，所以通过线圈的磁通量为 ,故 正确；若线圈以 为轴顺时针转过 ，线圈平面与磁场平行，通过线圈的磁通量为 ,故 错误；若线圈以 为轴顺时针转过 ，线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量为 ，所以通过线圈磁通量的变化量为 ，故 错误。 5、典例分析 四、课堂总结 第2节 荷磁感应强度 磁通量 四、课堂总结 磁感应强度磁通量 磁感应强度 匀强磁场 磁通量 磁感应强度矢量的叠加 电流元：Il 矢量运算，平行四边形定则 Φ=BScos θ B = B∥S：Φ=0 B⊥S：Φ=BS 有夹角：Φ=BScos θ 五、练习与应用 第2节 荷磁感应强度 磁通量 五、练习与应用 1. （多选）关于磁感应强度，下列说法正确的是( ) A. 磁感应强度 是用比值法定义的物理量，因此 不与 成正比，不与 成反比 B. 电流元在某点所受磁场力的方向就是该点的磁场方向 C. 若电流元在某点所受磁场力为零，该点的磁感应强度可能不为零 D. 放置在匀强磁场中 长的通电导线，通过 的电流，受到的磁场力为 ，则该位置的磁感应强度大小就是 五、练习与应用 [解析]选 。因为磁感应强度 是用比值法定义的物理量，因此 不与 成正比，不与 成反比，故 正确；磁场中某一点的磁场方向为小磁针静止时 极的指向，与电流元在该点所受磁场力的方向垂直，故 错误；若电流元在某点所受磁场力为零，有可能磁感应强度与电流元方向平行，所以该点的磁感应强度可能不为零，故 正确；只有在磁感应强度 与电流 垂直时，才能使用表达式 进行定量计算，故 错误。 五、练习与应用 2. 如图所示的磁场中有一个垂直于磁场中心磁感线放置的闭合圆环，现在将圆环从图示 位置水平向右移到 位置，穿过圆环的磁通量的变化情况是( ) A. 变小 B. 变大 C. 不变 D. 先变小后变大 五、练习与应用 [解析]选 。磁通量的大小可以根据穿过圆环的磁感线条数进行分析判断，由题图可知，由 到 的过程中，穿过圆环的磁感线条数变少，故说明穿过圆环的磁通量变小， 、 、 错误， 正确。 3. 如图所示，一闭合正方形单匝线圈在平行于纸面的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 转动。已知匀强磁场的磁感应强度为 ，线圈边长为 ，线圈由垂直于磁场位置转过 的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为( ) A. B. C. D. 0 五、练习与应用 五、练习与应用 [解析]选 。线圈由垂直于磁场位置转过 的过程中，穿过线圈的磁通量变化量 。 感谢观看 Thank you for listening 瀛︾缃戠増鏉冩墍鏈? rbm.xkw.com 瀛︾缃? rbm.xkw.com Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $