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第十三章 電磁感應(yīng)與電磁波初步
第二節(jié) 磁感應(yīng)強度 磁通量
目 錄/
1.
學(xué)習(xí)目標(biāo)
2.
情景導(dǎo)入
3.
新課講解
4.
小試牛刀
5.
課堂小結(jié)
PART 01
學(xué)習(xí)目標(biāo)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道磁感應(yīng)強度的定義，理解磁感應(yīng)強度的方向、大小、定義式和單位，并會用定義式進(jìn)行相關(guān)計算
2.知道勻強磁場，知道勻強磁場磁感線的特點
3.理解磁通量的概念，會計算勻強磁場重通過某一面積的磁通量
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入
新課講解
小試牛刀
課堂小結(jié)
PART 02
情境導(dǎo)入
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入
新課講解
小試牛刀
課堂小結(jié)
巨大的電磁鐵能吸起成噸的鋼鐵，小磁體卻只能吸起幾枚鐵釘。磁場有強弱之分，那么我們怎樣定量地描述磁場的強弱呢？
PART 03
新課講解
對放入其中的電荷有電場力的作用
磁場的基本性質(zhì)是什么？
對放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有磁力的作用
電場強度:試探電荷所受電場力跟電荷量的比值
方向：正試探電荷的受力方向
如何描述電場的強弱和方向？
溫故知新
電場的基本性質(zhì)是什么？
+
F
+
+Q
+q
F
E
如何描述磁場的強弱和方向
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情境導(dǎo)入
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磁感應(yīng)強度的方向
小磁針 N 極(北極)的受力方向或小磁針靜止時 N 極的指向，規(guī)定為該點的磁場方向, 即磁感應(yīng)強度的方向。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入
新課講解
小試牛刀
課堂小結(jié)
+Q
+q
F
E
思考：我們是否能用類似的方法來研究磁場的強弱呢？
測量小磁針 N 極受力的大小來確定磁感應(yīng)強度的大小？
不能，N 極不能單獨存在
小磁針 N 極和 S 極受力方向相反
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小試牛刀
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能否用很小一段通電導(dǎo)體來檢驗磁場的強弱？
思考：磁場除對磁體有作用力外，還對誰有作用力？
電流元：很短的一段通電導(dǎo)線中的電流 I 與導(dǎo)線長度 L 的乘積 IL。
①理想模型
②不存在孤立的電流元
③可以用較長的通電導(dǎo)線來檢驗勻強磁場
類似于電場中的檢驗電荷
通電導(dǎo)體
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實驗中的變量
磁場（磁場不變）
導(dǎo)線長度
導(dǎo)線在磁場中的放置方式（通電導(dǎo)線與磁場方向垂直）
導(dǎo)線中的電流
控制變量法
探究通電導(dǎo)線在磁場中的受力與哪些因素有關(guān)？
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探究通電導(dǎo)線在磁場中的受力與哪些因素有關(guān)？
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情境導(dǎo)入
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課堂小結(jié)
①保持磁場和通電導(dǎo)線的長度不變，改變電流的大小
電流越大，受力越大
②保持磁場和導(dǎo)線中的電流不變，改變通電導(dǎo)線的長度
長度越長，受力越大
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F∝L
F∝I
F∝IL
N
S
I
N
S
I
N
S
N
S
I
N
S
I
N
S
I
N
S
2I
N
S
I
I
思考： 最終的形式是什么樣子？
F∝IL
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分析了很多實驗事實后人們認(rèn)識到：通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導(dǎo)線的長度 L 成正比，又與導(dǎo)線中的電流 I 成正比，即與 I 和 L 的乘積 IL 成正比。
①式中B 是比例系數(shù)，它與導(dǎo)線長度和電流大小都沒有關(guān)系。
F = BIL
②在同一磁場中，無論IL如何變化，B都是相同的。
③在不同磁場中，B 一般不同。
B 是能夠反映磁場性質(zhì)的物理量，是由磁場自身決定的，是客觀存在
應(yīng)用條件：通電導(dǎo)線與磁場方向垂直
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（1）定義：
在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場力 F 跟電流 I 和導(dǎo)線長度 L 的乘積 IL 的比值叫磁感應(yīng)強度。
（2）定義式：
（3）單位：
特斯拉，簡稱特，符號是T
（4）方向：磁感應(yīng)強度是矢量，方向與該點磁場的方向一致
磁感應(yīng)強度
（不成比例關(guān)系）
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磁感應(yīng)強度B 電場強度E
物理意義
定義式
大小
方向
場的 疊加
單位
磁感應(yīng)強度與電場強度的比較
描述電場的力的性質(zhì)的物理量
由磁場決定與檢驗電流無關(guān)
由電場決定與檢驗電荷無關(guān)
磁感線切線方向或
小磁針N極受力方向
電場線切線方向或
放入該點正電荷受力方向
合磁感應(yīng)強度等于
各磁場的磁感應(yīng)強度的矢量和
合電場強度等于
各電場的場強的矢量和
描述磁場的力的性質(zhì)的物理量
1T=1N/(A)
1N/C=1V/
E=F/q
B=F/IL
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（1） 定義：如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強度的大小 和方向處處相同，這個區(qū)域的磁場叫勻強磁場
②通電螺線管內(nèi)部的磁場(除邊緣部分外)：
這部分磁場有什么特點？
（2）產(chǎn)生方法：
①距離很近的兩個異名磁極之間的磁場(除邊緣部分外)：
③相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電時，其中間區(qū)域的磁場：
勻強磁場
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圖中A、B兩處磁感線的疏密不同，這種不同如何來體現(xiàn)呢？也就是說，我們是怎樣判斷出A、B兩處磁感線的疏密是不同的？
磁感線的疏密程度表示了磁場的強弱。
A
B
在A、B兩處，垂直于紙面方向取同樣的面積S ，穿過相同面積磁感線條數(shù)多的地方磁感線就密，磁感應(yīng)強度就大，磁場就強。
研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，需要明確穿過某一面積的磁感線的多少，和它的變化情況，我們引入一個新的物理量——磁通量。
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設(shè)在磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場中， 有一個與磁場方向垂直的平面，面積為 S。則 B 與 S 的乘積叫做穿過這個面積的磁通量 。
Φ=BS
（S為標(biāo)量， 表示與磁場方向垂直的平面面積）
（1）定義：
（2）公式：
（3）單位：
韋伯，符號：Wb 1Wb=1T·m2
磁通量表示穿過這個面的磁感線條數(shù)
磁通量
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Φ=BS
①當(dāng)BS垂直時
②當(dāng)B∥S時，磁通量Φ=0
③當(dāng)磁場 B 與面積 S 不垂直：
Φ=BScosθ（θ為S與S'的夾角）S'為S在垂直磁場方向上的投影
S`
B
S
（
θ
Φ=BS⊥
(有效面積)
=Scosθ
磁場方向的投影
磁通量的計算
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PART 04
小試牛刀
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小試牛刀
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1.通電螺線管的電流方向如圖所示，內(nèi)部產(chǎn)生的磁場可認(rèn)為勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。在螺線管的中軸線上有一沿軸線向上的很長的直線電流，以O(shè)點為圓心垂直于軸線的平面內(nèi)有一圓，圓直徑上有a、b兩點，直線電流在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小也為B，下列說法正確的是( )
A.通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向沿軸線向下
B.a、b兩點合磁場的方向相反
C.a、b兩點合磁場的磁感應(yīng)強度大小均為0
D.a、b兩點合磁場的磁感應(yīng)強度大小均為
D
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答案：D
解析：A.根據(jù)右手螺旋定則可知，通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向沿軸線向上，故A錯誤；
B.直線電流在a點產(chǎn)生的磁場的方向沿切線指向外，在b點產(chǎn)生的磁場方向沿切線指向里，所以a、b兩點合磁場的方向垂直，故B錯誤；
CD.a、b兩點合磁場的磁感應(yīng)強度大小均為
故C錯誤，D正確。
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2.如圖，現(xiàn)有四條完全相同的垂直于紙面放置的長直導(dǎo)線，橫截面分別位于一正方形abcd的四個頂點上，長直導(dǎo)線分別通有方向垂直于紙面的恒定電流I，其中a、b處電流方向向里，c、d 處電流方向向外。已知通電長直導(dǎo)線周圍距離為r處磁場的磁感應(yīng)強度大小為 ，式中常量 ，I 為電流大小。忽略電流間的相互作用，若a 處電流在 正方形的幾何中心O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為 ，則O點處實際的磁感應(yīng)強度的大小為( )
A. B.
C. D.
D
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答案：D
解析：根據(jù)安培定則，ac 處電流在O點的磁場方向均指向b，bd 處電流在O點的磁場方向均指向c。結(jié)合題意，a 處電流在正方形的幾何中心O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為 ，電流均為I，則O點處實際的磁感應(yīng)強度的大小為
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3.如圖所示，兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)a 和 b ，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直，則穿過兩環(huán)的磁通量 、 的大小關(guān)系為( )
A.
B.
C.
D.無法比較
A
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答案：A
解析：在永久磁鐵的內(nèi)部，所有的磁感線都由 S 極到 N 極，而在外部，從 N 極回到 S 極構(gòu)成閉合曲線。穿過某一面積的磁通量應(yīng)為穿過的磁感線條數(shù)的代數(shù)和，在 a、b 圓環(huán)的中心，磁鐵所在處，所有的磁感線應(yīng)向上穿出，而在外部；一部分磁感線穿進(jìn)，使磁通量減少，由于 b 環(huán)的面積大于 a 環(huán)的面積，穿進(jìn)的磁感線數(shù)量較多，其磁通量的代數(shù)和比 a 環(huán)少。
PART 05
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小試牛刀
課堂小結(jié)
① 磁感應(yīng)強度
（1）大小： （導(dǎo)線與磁場垂直）
（2）單位：特斯拉，簡稱特，符號是 T，即
（3）方向：小磁針在該處靜止時 N 極所指的方向，也是該點的磁感線的切線方向.
勻強磁場：如果磁場中各點的磁感應(yīng)強度的大小相等、方向相同，這個磁場叫作勻強磁場.勻強磁場是一種理想化的模型，距離很近的兩個平行異名磁極之間（邊緣除外）、通電螺線管內(nèi)部（邊緣除外）的磁場可以認(rèn)為是勻強磁場.勻強磁場的磁感線是一系列間隔相等的平行直線.
定義式，B 的大小只由磁場本身決定，與 F、I、l 均無關(guān)
1
2
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磁通量
（1）定義：閉合回路的面積與垂直穿過它的磁感應(yīng)強度的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通.
（2）公式： ，其中 S 為平面在垂直于磁感應(yīng)強度 B 方向的投影面積.磁通量大小與線圈的匝數(shù)無關(guān).
（3）磁通量的變化量：
有效面積
3
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