13.2 磁感应强度 磁通量 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十三章 电磁感应与电磁波初步 2 磁感应强度 磁通量 授课教师：XXX 人教版（2019）高中物理（必修三） 把同一枚铁钉分别靠近条形磁铁的两极和中间，发现铁钉在两极处被吸得更牢。这说明磁场有强弱差异，如何定量描述这种强弱？又与哪些因素有关呢？ 新课引入 类比电场：用电场强度E描述电场的强弱和方向 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? 一、磁感应强度 电场强度：放入电场中某点的试探电荷受到的电场力F与电荷量q的比值 定义式： 思考：为了便于研究磁场各点的性质，对引入的这段通电导线有何要求？ 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 理想模型，不存在孤立的电流元 那怎么办？ 导线要足够短 可以用较长的通电导线来检验 一、磁感应强度 实验：探究影响通电导线受磁场力的因素 一、磁感应强度 猜想通电导线受力与哪些因素有关？ 电流大小 导线长度 导线在磁场中放置位置 导线与磁场方向垂直 电流大小 导线长度 控制变量法 一、磁感应强度 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 结论 F=BIL 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。 一、磁感应强度 2.单位： 特斯拉，简称特，符号T。 1.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。 比值定义法 B 只与场源和该点在场中的位置有关 一、磁感应强度 3.矢量： 方向为该处小磁针静止时N极所指的方向。 平行四边形定则 4.意义：描述磁场的强弱和方向的物理量。 磁感应强度B 电场强度E 物理意义 定义式 大小 方向 场的 叠加 单位 磁感应强度与电场强度的比较 描述电场的力的性质的物理量 由磁场决定与检验电流无关 由电场决定与检验电荷无关 磁感线切线方向或 小磁针N极受力方向 电场线切线方向或 放入该点正电荷受力方向 合磁感应强度等于各 磁场的磁感应强度的矢量和 合电场强度等于 各电场的场强的矢量和 描述磁场的力的性质的物理量 1T=1N/(A) 1N/C=1V/ E=F/q B=F/IL 一、磁感应强度 回顾有关匀强电场的几个问题 1.什么是匀强电场？ 2.匀强电场的产生条件是什么？ 3.匀强电场的电场线有何特点？ 在电场的某一区域，如果场强的大小、方向都相同。 两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正、负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。 匀强电场的电场线是距离相等的平行直线。 二、匀强磁场 1.定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。 2.产生方法： （1）距离很近的两个异名磁极之间的磁场（除边缘部分） （2）通电螺线管内部的磁场（除边缘部分） （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。 3.磁感线的特点：磁感线是一组间距相等的平行直线。 二、匀强磁场 4.匀强磁场的磁感线： 如何比较S1和S2处的磁场强弱？ 磁感线的疏密程度 思考：是否可以引入一个物理量来描述通过某一面积的磁感线的多少？ 二、匀强磁场 1.定义：设在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为，我们把与的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用字母表示。 2.公式： 4.意义：表示穿过这个面的磁感线条数 三、磁通量 标量 S为与磁场方向垂直的平面的有效面积 5.适用条件：匀强磁场 3.单位： 韦伯，符号：Wb 1Wb=1T·m2 三、磁通量 6.磁通量是标量，但有正负 磁通量的正负不代表大小，只是表示磁感线从平面的不同面穿入 B S 1.平面转过90°，与磁场平行，磁通量变化了多少？ 2.平面转过180°，磁通量变化了多少？ 7.磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1 三、磁通量 三、磁通量 思考1：若磁感应强度 B 不与我们研究的平面垂直，如何计算磁通量？ Φ＝BScosθ 思考2：图中哪个线圈磁通量大？ 磁通量与线圈匝数无关 三、磁通量 思考3：比较条形磁铁不同位置的磁通量？ 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 课堂小结 1.由磁感应强度的定义式，可知（ ） A.长为L的通电导线受到的安培力F为零时，它所在处磁场的磁感应强度B也一定为零 B.磁感应强度B的方向与F的方向一致 C.该定义式只适用于匀强磁场 D.磁感应强度B与通电导线所受安培力F无关 D 针对训练 【解析】磁场中某点的磁感应强度大小与外界因素无关，只和磁场本身的性质有关，故A错误；根据左手定则，磁感应强度B的方向与F的方向垂直，故B错误，D正确；当满足L很短，I很小的条件，即IL是电流元，该定义式对任意磁场都适用，故C错误。故选D. 2.两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图。在图示的平面内，O点为两根导线连线ab的中点，M、N为ab的中垂线上的两点，它们与ab的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流，已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小与该点到通电导线的距离成反比。下列关于线段MN上各点的磁感应强度的说法正确的是（ ） 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上各点的磁感应强度都不可能为零 D.若在N点放一小磁针，静止时其北极沿ON指向O点 B 针对训练 【解析】根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，两根通电导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等，如图所示根据平行四边形进行合成得到，M点和N点的磁感应强度大小相等，M点磁场向下，N点磁场向上，方向相反，故A错误，B正确；当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度为零，则知O点的磁感应强度为零，故C错误；若在N点放一小磁针，静止时其北极垂直ON指向上，故D错误.故选B. 针对训练 3.（多选）下列说法中正确的是（ ） A.电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零 B.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零 C.把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱 D.把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受到的磁场力与该段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱 AC 针对训练 【解析】电荷在电场中一定受到电场力的作用，故电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零，A正确；通电导线在磁场中不一定受到磁场力的作用，当导线与磁场方向平行时，导线所受磁场力总为零，但该处的磁感应强度不为零，B错误；对于电场强度，它等于试探电荷受到的电场力与所带电荷量的比值；对于磁感应强度，它等于垂直磁场方向放置的通电导线所受的磁场力与该段通电导线的长度和电流的乘积的比值，C正确，D错误。故选AC. 针对训练 4.如图，匀强磁场的磁感应强度B为0.2T，方向沿x轴的正方向，且线段MN、DC相等，长度为0.4m，线段NC、EF、MD、NE、CF相等，长度为0.3m，通过面积SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量各是多少？ 针对训练 【解析】面积SMNCD与磁场相互垂直，故磁通量 面积SNEFC与磁场方向相互平行；故磁通量 SMEFD与匀强磁场方向有夹角，因此可将面积SMEFD投影到与x轴垂直的SMNCD上，SMEFD的有效面积就是SMNCD的面积 $