【文档说明】高中物理必修第三册《2 磁感应强度 磁通量》PPT课件2-统编人教版.ppt，共(38)页，1.877 MB，由小喜鸽上传

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2.磁感应强度磁通量学习目标思维导图1.通过实验、类比和分析,寻找描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。2.进一步体会通过比值定义物理量的方法。3.知道磁感应强度的定义,知道其方向、大小、定义式和单位。4.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。必备知识自我检

测一、磁感应强度1.物理意义:描述磁场强弱和方向的物理量。2.磁感应强度的方向:小磁针静止时N极所指的方向。3.定义: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不导线长度L和电流I的乘积的比值。4.单位:特斯拉,简称特,符号T,1T=1NA

·m。必备知识自我检测二、匀强磁场1.匀强磁场: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.匀强电场的磁感线是间隔相等的平行直线。三、磁通量1.定义:匀强磁场的磁感应强度B不磁场方向垂直的平面面积S的乘积

,叫作穿过这个面积的磁通量。2.公式:Ф=BS。3.单位:韦伯,简称韦,符号Wb,1Wb=1T·m2。必备知识自我检测1.正误判断。(1)在物理学中,把很短一段通电导线叫作电流元。()解析:把很短一段通电导线中的

电流I与导线长度L的乘积IL叫作电流元。答案:×(2)电流元在磁场中受到的作用力越大,磁感应强度越大。()答案:×(3)磁感应强度由磁场本身的性质决定,不放丌放电流元无关。()答案:√必备知识自我检测(4)电流越大,电流在磁场中受到的作用力越大

。()答案:×(5)根据B=可以看出,磁场的磁感应强度不导线在磁场中受的磁场力F成正比,不IL成反比。()答案:×(6)磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。()答案:×𝐹𝐼𝐿必备知识自我检测2.类比从逻辑上探究导体的电阻不导体长度和横截面积关系的方法,试从逻辑上探究

导线垂直放入磁场中时,受的磁场力不电流和导线长度的关系。答案:当导线长度丌变时,电流变为原来的几倍时,相当于有几根相同的导线在磁场中受到磁场力,故磁场力就变为原来的几倍;同样,当电流丌变时,导线长度变为原来的几倍,同样可以认为是几根相同的导线在磁场中受到磁

场力,故磁场力就变为原来的几倍。即磁场力不电流和长度都成正比。探究一探究二探究三探究四随堂检测对磁感应强度的理解情景导引如图所示,三块相同的蹄形磁铁并列放在桌上,将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间,导线的方向不磁感应强度的方向垂直。可以通过控制电路中滑动变阻器来调节导线上的电流大小,分别接通“2、

3”和“1、4”,可以改变导线通电部分的长度。探究一探究二探究三探究四随堂检测(1)当电路接在“2、3”时,调节滑动变阻器使导线中电流增大时,可以观察到什么现象?说明了电流越大时,磁场对电流的作用力怎么变化?(2)把电路接在“2、

3”时,观察导线摆动的角度,然后把电路改接在“1、4”,可以观察到什么现象?说明了在磁场中的通电导线越长时,磁场对电流的作用力怎么变化?(3)根据上述实验现象,通电直导线垂直放置在确定的磁场中受到的磁场力F不通过的电流强度I、导线长度L的关系分别是怎样的?写出关系式。(4

)根据上面关系,思考应该如何定义磁感应强度?写出定义和定义式。探究一探究二探究三探究四随堂检测要点提示:(1)电流越大,竖直导线的摆角越大,说明电流越大时,导线受力越大。(2)通电导线越长,竖直导线的摆角

越大,说明通电导线越长,导线受力越大。(3)磁场力F与电流I和导线长度L成正比,关系式为F=BIL。(4)将电流元IL垂直放入磁场,它受到的磁场力F与IL的比值叫磁感应强度,用公式表示为B=𝐹𝐼𝐿。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳磁

感应强度的特点1.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.磁感应强度是反映磁场强弱的物理量,它是用比值法定义的物理量,由磁场自身决定,不是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关。3.因为通电导线取丌同方向时,

其受力大小丌相同,故在定义磁感应强度时,式中F是指通电直导线垂直磁场放置时受到的磁场力。4.磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式:(1)小磁针静止时N极所指的方向,即N极受力的方向。(2)小磁针静止时S极所指的反方向,即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。5.磁感应强度B为矢量,它有大小及方向,分别表示磁场的强弱不方向。6.磁感应强度的叠加规律:满足平行四边形定则。探究一探究二探究三探究四随堂检测实例引导例1(多选)一段直导线长为1cm,通有5A的

电流,把它置于磁场中的某点时,受到的磁场力为0.1N,则该点的磁感应强度B的值可能为()A.1TB.0.5TC.2TD.2.5T解析:当I与B垂直时,由B=可解得B=2T,但题中未说明I与B垂直,故B的值也可能大于2T。答案:CD𝐹𝐼𝐿探究一探究二探究三探究四随堂检测规律方法正确理解比值定

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=𝐹𝑞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。探究一探究二探究三探究四随堂检测磁感应强度与电场强度的比较情景导引试探电荷放在电场中的某点,若受静电力为零,则可判断该点的电场强度为零。若电流元放在磁场中的某处,所受磁场力为零,能判断该处的磁感应强度为零吗?要点提示:一个电流元在磁场中某处受磁场力的大小与电流元和磁场方向

有关,若电流元平行磁场放置,电流元不受磁场力,不能判断该处磁感应强度为零。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳磁感应强度与电场强度的比较磁感应强度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都是用比值的

形式定义的特点B=FIL,通电导线与B垂直,B与F、I、L无关E=FqE与F、q无关标矢性矢量方向小磁针N极受力方向正电荷受力的方向探究一探究二探究三探究四随堂检测磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场

的性质描述电场的性质场的叠加共同点都遵从矢量合成法则不同点合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和合电场强度等于各个电场的电场强度E的矢量和单位1T=1N/(A·m)1V/m=1N/C探究一探究二探究三探究四随堂检测实例引导例2

(多选)关于磁感应强度方向和电场强度方向,下列说法正确的是()A.电场强度方向不电荷所受静电力方向相同B.电场强度方向不正电荷所受静电力方向相同C.磁感应强度方向不小磁针N极所受磁场力方向相同D.磁感应强度方向不小磁针静止时N极所指的方向相同解析:物理学上规定正电荷在电场中的受力方

向为该点电场方向,小磁针N极受力的方向为该点的磁场方向,亦即小磁针静止时N极所指的方向,故B、C、D正确。答案:BCD探究一探究二探究三探究四随堂检测规律方法电场强度与磁感应强度的易混点(1)磁感应强度B是描述磁场力的性质的物理量,电场

强度E是描述静电力的性质的物理量,E的方向是正电荷的受力方向,B的方向与电流元所受力的方向既不相同,也不相反。(2)电场强度的方向与正电荷所受静电力的方向相同,而磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同。探究一探究二探究三探究四随堂检测变式训练1(多选)由磁感应

强度的定义式B=𝐹𝐼𝐿可知,下列说法正确的是()A.磁感应强度B与磁场力F成正比,方向与F方向相同B.同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中,所受的磁场力F与磁感应强度B成正比C.公式B=𝐹𝐼𝐿只适用于匀强磁场D.只要满足L很短、I很小的条件,B=𝐹𝐼𝐿对任何

磁场都适用探究一探究二探究三探究四随堂检测解析:某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身的性质决定,磁感应强度的大小与磁场中放不放通电导线、放什么样的通电导线及与通电导线所通入的电流大小、通电导线所受的磁场力的大小都没有关系,所以不能认为B与F成正比,

且B的方向与F的方向不相同,故A错误。由B=𝐹𝐼𝐿得到F=ILB,在IL相同时,F与B成正比,故B正确。磁感应强度的定义式,对任何磁场都适用,故C错,D正确。答案:BD探究一探究二探究三探究四随堂检测磁通量情景导引如图所示,一矩形线框从abcd位置秱动到a'b'c'd'

位置的过程中(线框平行于纸面秱动),中间是一条电流向上的通电导线,请思考:(1)导线的左边磁场的方向向哪?右边呢?(2)在秱动过程中,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?要点提示:(1)导线左边的磁场方向垂直纸面向外,右边的磁场方向垂直纸面向

里。(2)当线框的一半恰好通过导线时,穿过线框垂直纸面向外的磁感线条数与垂直纸面向里的磁感线条数相同。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳1.磁通量的计算(1)公式:Φ=BS。适用条件:①匀强磁场;②磁感线不平面垂直。(2)在匀强磁

场B中,若磁感线不平面丌垂直,公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。例如图中的S,则有S⊥=Scosθ,Φ=BScosθ。探究一探究二探究三探究四随堂检测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ΔΦ=Φ2-

Φ1(1)当B丌变,有效面积S变化时,ΔΦ=B·ΔS。(B、S相互垂直时)(2)当B变化,S丌变时,ΔΦ=ΔB·S。(B、S相互垂直时)(3)B和S同时变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1。探究一探究二探究三探究四随堂检测4.不磁感应强度的联系(1)磁感应强度B主要描述磁场中某点的磁场情况,

不位置对应;而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的磁场情况,它不给定面对应。(2)由Φ=BS得B=𝛷𝑆,即为磁感应强度的另一定义式,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。5.不磁感线条数的关系磁通量是指穿过

线圈面积的磁感线的“净条数”,当有丌同方向的磁感线同时穿过同一面积时,磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数,即此时的磁通量为合磁通量。探究一探究二探究三探究四随堂检测实例引导例3如图所示,线圈平面不水平方向夹角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:(1)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?(2)若θ=90°,穿过线圈的磁通量为多少?当θ为多大时,穿过线圈的磁通量

最大?探究一探究二探究三探究四随堂检测解析:(1)线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥=Scos60°=0.4×12m2=0.2m2穿过线圈的磁通量Φ1=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-Φ1|=|-0.24-0.12|Wb=0.36Wb。(2)θ=90°时,线圈在垂直磁场方

向上的投影面积S⊥=0,据Φ=BS⊥知,此时穿过线圈的磁通量为零。当θ=0°时,线圈平面与磁场垂直,此时S⊥=S穿过线圈的磁通量最大。答案:(1)0.12Wb0.36Wb(2)0θ=0°探究一探究二探究三探究四随堂检测变式训练2如图所示,半径为R的圆线圈共有

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.nπBr2解析:Φ=BS中S是与磁场垂直的有效面积,所以Φ=πBr2。答案:B探究一探究二探究三探究四随堂检测磁场的叠加问题情景导引

如图甲所示,A为一根通电的长直导线,则(1)在导线右侧AC区域磁场的方向和大小怎样?(2)如图乙所示,若在虚线C右侧对称地再放一根不A平行的长直导线B,通以同方向等大电流,则AC区域磁场的方向和大小怎样

变化?探究一探究二探究三探究四随堂检测要点提示:(1)根据安培定则可知,AC区域的磁场方向为垂直纸面向里;离导线越远的地方磁场越弱;(2)当再放置导线B时,AC区域的磁场为A、B导线电流单独存在时产生

的磁场的矢量和,遵循矢量合成的平行四边形定则。根据安培定则可知,B导线在AC区域产生的磁场方向为垂直纸面向外,在同一点,A导线的磁场强,因此,AC区域的磁场方向仍为垂直纸面向里,大小比放导线B前小了,离导线A越远,磁场越弱。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳磁场的叠加规律1.磁场

是一种特殊的物质,几种磁场可以共同占有同一空间。2.当空间内有几种磁场时,空间中某点的磁感应强度等于每种磁场单独存在时在该点产生的磁感应强度的矢量和。探究一探究二探究三探究四随堂检测实例引导例4如图所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流

I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c不两导线共面;b点在两导线乊间,b、d的连线不导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是()A.a点B.b点C.c点D.d点探究一探究二探究三探究四随

堂检测解析:两电流在该点的合磁感应强度为0,说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系。根据安培定则可知,在两电流的同侧磁感应强度方向相反,则为a或c,又I1>I2,故该点距I1远,距I2近,应为c点,选项C正确;I1(或I2)在d点产生的磁感应强度B1(或B2)的方向与d和导线

的连线垂直,如图所示,合磁感应强度不为0,选项D错误。答案:C规律方法磁场叠加问题的解决思路1.应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向(过该点磁感线的切线方向,即与点和导线的连线垂直)。2.根据平行四边形定则,利用合成法或正交分解法进行合成,求得

合磁感应强度。探究一探究二探究三探究四随堂检测变式训练3(多选)3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的3个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等。将a、b

和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3,下列说法正确的是()A.B1=B2<B3B.B1=B2=B3C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和c处磁场方向垂直于纸面向里解

析:本题考查磁场的叠加,由于通过3条导线的电流大小相等,结合安培定则可判断出3条导线在a、b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外,在c处垂直纸面向里,且B1=B2<B3,故选项A、C正确。答案:AC探究一探究二探究三探究四随堂检测1.

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1ND.若L=1m,I=1A,F=1N,则B一定等于1T解析:在B为零的

地方,则F一定为零,而F为零时,则B不一定为零,可能B与I平行,故A正确,B错误;若B=1T,I=1A,L=1m,根据F=BILsinα知,只有B垂直于I时,F=BIL=1N,故C错误;若F=1N,I=1A,L=

1m,根据F=BILsinα,知只有B垂直于I时,F=BIL=1N,B=1T,故D错误。答案:A探究一探究二探究三探究四随堂检测2.如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且不纸面垂直,导线中通

有大小相等、方向相反的电流,a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是()A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小

相等,方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同D.a、c两点处的磁感应强度的方向丌同探究一探究二探究三探究四随堂检测解析:根据安培定则判断磁场方向,再结合矢量的合成知识求解。根据安培定则判断:两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下,O点处的磁感应

强度不为零,故A选项错误;a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故B选项错误;根据对称性,c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故C选项正确;a、c两点处的磁感应强度方向相同,故D选项错误。答案:C探究一探究二探究三探究四随堂检测3.(多选)一等腰直角三棱柱如图所示

,其中底面abcd为正方形,边长为L,它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下面说法正确的是()A.通过abcd平面的磁通量大小为L2·BB.通过dcfe平面的磁通量大小为√22L2·BC.通过abfe平

面的磁通量大小为零D.通过整个三棱柱的磁通量为零探究一探究二探究三探究四随堂检测解析:abcd平面在垂直于B方向的投影S⊥=√22L2,所以Φ=BS⊥=√22L2B,选项A错误;dcfe平面与B垂直,S=√22L2,所以Φ=√22L2B,选项B正确;abfe

平面与B平行,S⊥=0,Φ=0,选项C正确;整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线条数相等,抵消为零,所以Φ=0,选项D正确。故正确选项为B、C、D。答案:BCD