【文档说明】物理高中必修第三册《2 磁感应强度 磁通量》优秀教案-统编人教版.doc，共(10)页，584.500 KB，由小喜鸽上传

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12磁感应强度磁通量[学习目标]1.认识磁感应强度的概念及物理意义.2.理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位．(重点)3.进一步体会如何通过比值定义法定义物理量．(难点)4.理解磁通量的概念和公式．一、磁感应强度1．物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量．2．方向

：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向．二、磁感应强度的大小1．电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度的乘积．2．控制变量法探究影响通电导线受力的因素如图所示，三块相同

的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的．(1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小．(2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小．(3)实验结论：

直导线与磁场垂直时，它受力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．3．磁感应强度的大小在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导2线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度．4．公式：B＝FIL

5．单位：国际单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1T＝1NA·m.三、磁通量1．定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS.2．拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向

的投影面积S′与B的乘积表示磁通量．3．单位：国际单位制是韦伯，简称韦，符号是Wb,1Wb＝1_T·m2.4．引申：B＝ΦS，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度.1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)磁场的方向就是小

磁针静止时所受合力的方向．(×)(2)电流为I，长度为L的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F＝ILB.(×)(3)磁场中某处的磁感应强度大小与有无小磁针无关，与有无通电导线也无关．(√)(4)公式B＝FIL说明B与F成正比，与IL成反比．(×)(5)磁感应强度等于垂直穿过单位

面积的磁通量．(√)(6)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量．(×)2．下列说法中正确的是()A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即

B＝FILB．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中3的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向C[根据磁感应强度的定义，通电导线

应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未注明导线放置的方向，所以是错误的．通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，所以B选项也是错误的．在磁场场源稳定的情

况下，磁场内各点的磁感应强度(含大小和方向)都是唯一确定的，与放入的检验通电导线无关，选项C正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误．]3．如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的

磁通量为()A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2B[磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，而并非πR2，故B正确．]对磁感应强度的理解1.公式B＝FIL是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁感应强度B的大

小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、L均无关．2．在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线所受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．通电导线受磁场力为零的地方，磁

感应强度B的大小不一定为零．43．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则．(1)通电导线所受磁场力的方向不是磁场磁感应强度的方向．(2)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”．【例1】(多选)把一小段通电直

导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是()ABCDBC[磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或IL的变化而变化，故B正确，D错误；当导线垂直于磁场放置时，有B＝FIL，

即F＝ILB.所以B不变的情况下F与IL成正比，故A错误，C正确．]正确理解比值定义法(1)定义B＝FIL是比值定义法，这种定义物理量的方法实质就是一种测量方法，被测量点的磁感应强度与测量方法无关．(2)定义a＝ΔvΔt、E＝F

q也是比值定义法，被测量的物理量也与测量方法无关，不是由定义式中的两个物理量决定的．1．关于磁感应强度的定义式B＝FIL，下列说法正确的是()A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于FILB．磁感应强度的大小与IL成反比，与F

成正比C．磁感应强度就是电流元IL所受的磁场力F与IL的比值5D．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与检验电流元无关D[若电流元IL不是垂直放置在磁场中时所受的磁场力为F，则磁感应强度B不等于FIL，A错误；磁感应强度与电流元受到的力的大小无关，与电流元也无关，故B、C错误，D正确．]磁感应

强度B与电场强度E的比较电场强度E磁感应强度B①电场对电荷q有作用力F②对电场中任一点，F∝q，Fq＝恒量(由电场决定)③对不同点，一般来说恒量的值不同①磁场对直线电流I有作用力F②对磁场中任一点，F与

磁场方向、电流方向有关，只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时，F∝IL，FIL＝恒量(由磁场决定)定义的依据④比值Fq可表示电场的强弱③对不同点，一般来说恒量的值不同④比值FIL可表示磁场的强弱定义式E＝FqB＝FIL物理意义描

述电场的强弱和方向表征磁场的强弱和方向方向该点正电荷的受力方向小磁针N极的受力方向场的叠加遵循矢量的平行四边形定则遵循矢量的平行四边形定则单位1N/C＝1V/m1T＝1N/(A·m)【例2】下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是()A．电场强度的方向与电

荷所受的电场力的方向相同B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同6D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同思路点拨：A[电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向，磁感应强度的方向是小磁针N极所受

磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向．故只有A项错误．]2．(多选)关于试探电荷和电流元，下列说法正确的是()A．试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小B．电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力

与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小C．试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反D．电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反AC[电荷在电场中一定受电场力的作用，且E＝Fq，A正确；正电

荷所受电场力的方向与电场方向相同，负电荷所受电场力的方向与电场方向相反，C正确；电流元在磁场中与磁场方向垂直放置时，一定受磁场力的作用，并且B＝FIL，平行时不受磁场力，B错误；磁感应强度的方向不是根据电流元的受力方向规定的，D错误．]对磁通量的理解1.磁通量的计算(1)公式：

Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直．7(2)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”(如图所示)．2

．磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，若以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，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2

，则穿过该平面的合磁通量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.【例3】如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8T，磁

场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10cm，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C(图中未画出)，圆心均在O处，A线圈的半径为1cm，共10匝；B线圈的半径为2cm，只有1匝；C线圈的半径为0.5cm，只有1匝．(1)在磁感应强度B减为0.4T的

过程中，A和B线圈中的磁通量改变了多少？(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C线圈中的磁通量改变了多少？[解析](1)对A线圈，有Φ1＝B1πr2A，Φ2＝B2πr2A故A线圈的磁通量的改变量为ΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4Wb＝1.256×10－4Wb

B线圈的磁通量的改变量为8ΦB＝(0.8－0.4)×3.14×(2×10－2)2Wb＝5.024×10－4Wb.(2)对C线圈，Φ1＝Bπr2C磁场方向转过30°角，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为πr2Ccos30°，则Φ2＝

Bπr2Ccos30°故磁通量的改变量为ΔΦC＝Bπr2C(1－cos30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb＝8.4×10－6Wb.[答案](1)1.256×10－4Wb5.024×10－4Wb(2)8.4×10－6Wb上例中，若将

线圈A转过180°角的过程中，A线圈中的磁通量改变了多少？提示：若转过180°角时，磁通量的变化为ΔΦ＝2BS＝2×0.8π×10－4Wb＝5.024×10－4Wb.磁通量大小的分析与判断1．定量计算通过公式Φ

＝BS来定量计算，计算磁通量时应注意的问题：(1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小．(2)平面的面积S应为磁感线通过的有效面积.当平面S与磁场方向不垂直时，应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角，准确找出垂直面积．(3)线圈的磁通

量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响．2．定性判断磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，此时的磁通量为各磁场穿过该面磁通量的代数和．3．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60

°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？9[解析]线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥＝Sc

os60°＝0.4×0.5m2＝0.2m2穿过线圈的磁通量Φ＝BS⊥＝0.6×0.2Wb＝0.12Wb.线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4Wb＝－0.24Wb.故

磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36Wb.[答案]0.12Wb0.36Wb课堂小结知识脉络1.磁感应强度的定义及理解．2．磁感应强度的大小及方向的判定．3．磁感应强度与电场强度的比较．4．对磁通量的理解与计算.1．磁感应强度的单位是特

斯拉(T)，与它等价的是()A.NA·mB.N·AmC.N·Am2D．NA·m2A[当导线与磁场方向垂直时，由公式B＝FIL知，磁感应强度B的单位由F、I、L的单位决定．在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，符号是T，则1T＝1NA·m.

]102．关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是()A．在B＝0的地方，F一定等于零B．在F＝0的地方，B一定等于零C．若B＝1T，I＝1A，L＝1m，则F一定等于1

ND．若L＝1m，I＝1A，F＝1N，则B一定等于1TA[应用公式B＝FIL或F＝IBL时要注意导线必须垂直于磁场方向放置．故B、C、D选项错．应选A.]3．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2

r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶1A[根据Φ＝BS，S为与磁场垂直的有效面积，因此a、b两线圈的有效面积相等，故磁通量之比Φa∶Φb＝1∶1，选项A正确．]