6.2 磁感应强度 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦磁感应强度与磁通量，从磁场的强弱和方向差异切入，通过类比电场强度，以电流元实验为探究支架，逐步构建磁感应强度的定义、方向及磁通量的概念体系。 其亮点在于以科学探究为核心，通过改变电流和导线长度的实验推导F∝IL，渗透模型建构和科学推理，结合电场强度对比表格强化物理观念。丰富例题与变式训练助力学生理解，教师可直接用于课堂教学，提升学生科学思维与探究能力。

第六章 电磁现象与电磁波 粤教版 必修三 第二节 磁感应强度 1 课堂引入 磁场产生的磁场有强弱之分 磁场中不同位置磁场的方向不同 引入“磁感应强度”来描述磁场的强弱和方向 类比学习： 电场 正试探电荷的受力方向 磁场 磁体或电流的受力方向 小磁针N 极的受力方向 物理学规定：小磁针静止时N 极的指向，规定为该点的磁场方向， 即为磁感应强度的方向。 一、磁感应强度的方向 场源电荷 正试探电荷 +q 类比学习： 电场强度E的大小 场源电荷 试探电荷+ 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。 断裂处形成新的N、S极 思考2：磁场除对磁体有作用力外，还对谁有作用力？ —— 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。 电流元受到磁场的作用力 F/?表示 磁场的强弱 不存在孤立的电流元，电流元为理想模型！ 实验探究： 磁铁较宽，可视为匀强磁场 改变导线长度 改变电流 (2)保持通电导线在磁场中的长度一定时，导线中的电流越大，导体摆动的幅度越大。 (1)保持通电导线的电流一定时，磁场中的导线的长度越大，导体摆动的幅度越大； 研究结论： 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 在同一磁场中，比值F/IL为恒量 在不同磁场中，比值F/IL一般不同 F 与IL 的比值由磁场本身决定，其大小反映了磁场的强弱。 这个比值越大，表示磁场越强。 二、磁感应强度 2.定义： 3.单位： 通电导线与磁场垂直时，通电导线所受的磁场的作用力F 跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。 特斯拉，简称特，符号T。 4.方向： 1.物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量 1T=1N/(Am) 矢量，方向与该点磁场的方向一致 比值定义法 拓展：通电导线与磁场不垂直呢? 平行呢？ B由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？ 【例1】关于磁感应强度下列说法中正确的是( ) 由知，磁场中某点的磁感应强度的大小与IL的乘积成反比，与F成正比 无论I的方向如何都可由求磁感应强度的大小 磁场中某处磁感应强度方向与小磁针在该处所受的磁场力的方向相同 磁场中某点的磁感应强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关 D 10 【例2】一小段通电直导线垂直磁场方向放入一蹄形磁铁两磁极间，图中能够正确反映各量关系的是( ) BC 【例3】 (多选)一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如下图所示,已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用F/IL表示磁感应强度B的是( ) AC B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关。 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。 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。 1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？ 2.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？ 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？ 通电导线与磁场垂直时: [例题]如图，a、b是两根通有大小相等、方向相反电流的直导线，请画出它们连线的中垂线上d点的磁感应强度B的方向。 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），用平行四边形法则运算。 思考：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？ 【例4】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 C 【例5】两根长直导线a、b平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，图中O点为两根导线连线的中点，M、N为a、b连线的中垂线上的两点，且与a、b等距，两导线中通有等大、反向的恒定电流。已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比，则下列说法正确的是(　　) A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同 B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反 C．在线段MN上的O点磁感应强度为零 D．若在N点放一小磁针，静止时其北极沿NO由N点指向O点 A 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 磁感应强度与电场强度的对比 三、匀强磁场 1.定义：如果磁场中某一区域内磁感应强度的大小和方向处处相同， 则该区域的磁场叫作匀强磁场。 2.表示：匀强磁场的磁感线是一组相互平行、方向相同、疏密均匀的直线。 18 三、匀强磁场 3.实例： (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。 (1)相隔很近的两个异名磁极之间的磁场； 19 思考：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。 四、磁通量 2、概念：假设在磁感应强度为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。 3、表达式： 4、单位：韦伯，简称韦，符号是Wb 1、物理意义：反映穿过这个平面的磁感线条数 适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直 21 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 四、磁通量 5、标量性： 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 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； 6、磁通量的计算 当平面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量如何计算？ 磁通量：磁感应强度 B 与垂直磁场方向的有效面积 S 的乘积 若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BScosθ。式中Scosθ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积” 。 S B (1)若将平面转动90°，平面与磁场平行，穿过的磁通量为多少？ (2)若将平面转动180°，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为多少？ S B B B Φ=0 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。 7、磁通量的变化量 【典例】如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B0＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm，现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm，10匝；B线圈半径为2.0 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝．问：(取π＝3.14，＝1.732) (1)在B0减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？(计算结果保留四位有效数字) (2)原磁场情况下，在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？(计算结果保留两位有效数字) [解析]　(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，故穿过A、B线圈的磁感线的条数相等． 设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A、B，磁通量的改变量的大小为 ΔΦA＝ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝|0.4－0.8|×3.14×(1×10-2)2 Wb＝1.256×10-4 Wb． (2)题图中线圈平面与磁场方向垂直，即磁场方向与线圈平面之间夹角为θ1＝90°，当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为θ2＝60°． 对线圈C：Φ′1＝B0πr2sin θ1，Φ′2＝B0πr2sin θ2， 磁通量的改变量的大小为ΔΦ＝|Φ′2－Φ′1|＝B0πr2|sin 60°－sin 90°|＝0.8×3.14×(5×10-3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10-6 Wb． 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。 拓展学习——磁通密度 当B垂直S时： 【例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 【例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 变式训练：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 【例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 a b c d a' b’ c’ d’ 【拓展练习】 3．在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由转动的小磁针在地磁场作用下保持静止，一根直导线位于小磁针的正北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流，已知地磁场的水平分量为B1，长直导线的电流形成的磁场在小磁针处的磁感应强度为B0，则小磁针的N极将(　　) A．向西偏转，偏转角度θ满足tan θ＝ B．向西偏转，偏转角度θ满足tan θ＝ C．向东偏转，偏转角度θ满足tan θ＝ D．向东偏转，偏转角度θ满足tan θ＝ D 34 地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行。 相对地面(水平面) 35 [针对练习] 在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量为5.0×10-5T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置，如图所示．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小约为(　　) A．5.0×10-5T B．1.0×10-4T C．8.66×10-5T D．7.07×10-5T C 36 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 课堂小结 $