資源簡介

(共52張PPT)
第三章　電磁場與電磁波初步
2. 磁感應強度　磁通量
核心素養：1.理解磁感應強度的概念，會利用磁感應強度的定義式進行相關計算。2. 知道什么是勻強磁場以及勻強磁場的特點。3.學會根據平行四邊形定則處理磁場疊加 的問題。4.理解磁通量的概念，會計算磁通量的大小。
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研習任務一　磁感應強度　勻強磁場
合作　討論
實驗室中的磁鐵能吸引幾只鐵釘，而工地上的電磁鐵卻能吸引上噸重的物體 （如圖所示）?？梢姴煌朋w的磁性是不同的，那么如何定量描述不同磁體的 磁性強弱呢？
提示：類比電場強度定量描述電場的強弱，我們可以用一個類似的物理量描述磁 場的強弱。
教材　認知
1. 控制變量法探究影響通電導線受力的因素：
如圖所示，三塊相同的蹄形磁鐵，并列放在桌上，直導線所在處的磁場認為是 均勻的。
（1）保持磁場中導線長度不變，改變 ，觀察直導線 大小 來比較磁場力大小。
（2）保持電流大小不變，改變磁場中 ，通過觀察直導線 大小來比較磁場力大小。
電流大小　
擺動角度　
導線長度　
擺動角度　
（3）實驗結論：直導線與磁場 時，它受力大小既與導線的長度L成 ，
又與導線中的電流I成 。
垂直　
正比
正比　
強弱　
方向　
垂直　
特斯拉　
T　
N極　
磁場　
3. 勻強磁場
（1）定義：各點的磁感應強度大小 、方向 的磁場。
（2）磁感線特點：間隔 的 直線。
[思考]　磁場中某點的磁感應強度的大小與電流所受的磁場力成正比，與電流成反 比，對嗎？為什么？
提示：不對，磁感應強度的大小由磁場本身決定，與電流無關。
相等　
相同　
相等　
平行　
核心　歸納
1. 磁感應強度的決定因素
磁場在某位置的磁感應強度的大小與方向是客觀存在的，與通過導線的電流大小、導 線的長短無關，與導線是否受磁場力以及磁場力的大小也無關。即使不放入通電導 線，磁感應強度也照樣存在，故不能說B與F成正比或B與Il成反比。
3. 磁感應強度B的方向
磁感應強度B是一個矢量，它的方向有以下3種表述方式：
（1）磁感應強度的方向就是該點的磁場方向。
（2）小磁針靜止時N極所指的方向。
（3）小磁針N極受磁場力的方向。
研習　經典
C. 在定義B的同時，也就確定了B與F、IL單位間的關系
AC
正確理解比值定義法
　?。?）磁感應強度決定于磁場本身，與是否放置通電導線及放置通電導線的方向 均無關。
名師點評
[訓練1]　在磁場中某一點放入一通電導線，導線與磁場垂直，導線長1 cm，電流為5 A，所受磁場力為5×10－2 N。求：
（1）這點的磁感應強度是多大？若電流增加為10 A，所受磁場力為多大？
答案：（1）1 T　0.1 N　
（2）若讓導線與磁場平行，這點的磁感應強度多大？通電導線受到的磁場力多大？
答案：（2）1 T　0
解析：（2）磁感應強度B是磁場本身的性質，與F、I、l無關。若導線與磁場平行， 磁感應強度不變，即B＝1 T，而通電導線受到的磁場力為0。
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研習任務二　磁感應強度矢量的疊加
核心　歸納
1. 原理：由于磁感應強度是矢量，若某區域有多個磁場疊加，該區域中某點的磁感 應強度就等于各個磁場在該點的磁感應強度的矢量和，可根據平行四邊形定則求解。
（1）確定磁場場源，如通電導線。
（2）定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產生的磁 場的大小和方向。如圖所示為M、N在c點產生的磁感應強度BM、BN。
（3）應用平行四邊形定則進行合成，如圖中的合磁感應強度B。
2. 磁場疊加問題的一般解題思路
研習　經典
C
A. 5.0×10－5 T B. 1.0×10－4 T
C. 8.66×10－5 T D. 7.07×10－5 T
分析磁場疊加問題的注意點
　　1. 磁感應強度是矢量，若空間存在幾個磁場，則空間某點的磁感應強度為各個 磁場單獨在該點的磁感應強度的矢量和。
　　2. 對于磁場的疊加，應先確定有幾個磁場，搞清楚每個磁場在該處的磁感應強 度的大小和方向，再根據平行四邊形定則求矢量和。
　　3. 磁場的方向性比重力場、靜電場的方向性復雜得多，要注意培養空間想 象力。
名師點評
D. B0
B
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研習任務三　磁通量
合作　討論
一面積為S的矩形導線框abcd水平放置于勻強磁場中，如圖中位置Ⅰ，磁場方向豎 直向下，磁感應強度大小為B。請思考：
　?。?）圖中位置Ⅰ，穿過線框abcd的磁通量是多少？
提示：（1）BS　
　　（2）圖中以bc邊為轉軸將該線框轉過60°至位置Ⅱ的過程中，穿過線框abcd的磁 通量變化量是多少？
教材　認知
1. 定義：勻強磁場中 和與 的平面面積S的乘積，即 Φ＝ 。
2. 拓展：磁場與研究的平面不垂直時，這個面在垂直于磁場方向的 與 磁感應強度B的乘積表示磁通量。
磁感應強度　
磁場方向垂直　
BS　
投影面積S'　
韋伯　
1
T·m2　
單位面積　
磁通密度　
[思考]　磁感應強度和磁感線都能描述磁場的強弱和方向，二者有什么區別？
提示：磁感應強度是定量描述磁場強弱和方向的物理量，比較精確；磁感線是形象描 述磁場強弱和方向的物理量，比較直觀。
核心　歸納
1. 磁通量的計算
（1）公式：Φ＝BS。
適用條件：①勻強磁場；②磁場與平面垂直。
（2）若磁場與平面不垂直，Φ＝BScos θ。式中Scos θ為平面S在垂直于磁場方向上的 投影面積，也稱為“有效面積”（如圖所示）。
2. 磁通量的正、負
（1）磁通量是標量，但有正、負，當以磁感線從某一面上穿入時的磁通量為正值， 則磁感線從此面穿出時即為負值。
（2）若同時有磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁通量大小為Φ1，反向磁通 量大小為Φ2，則穿過該平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2。
3. 磁通量的變化量
（1）當B不變、有效面積S變化時，ΔΦ＝B·ΔS。
（2）當B變化、S不變時，ΔΦ＝ΔB·S。
（3）B和S同時變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此時ΔΦ≠ΔB·ΔS。
研習　經典
[典例3]　如圖所示，線圈平面與水平方向夾角θ＝60°，磁感線豎直向下，線圈平面 面積S＝0.4 m2，勻強磁場磁感應強度B＝0.6 T，則：
（1）穿過線圈的磁通量Φ為多少？
[答案]　（1）0.12 Wb
（2）把線圈以cd為軸順時針轉過120°角，則通過線圈磁通量的變化量大小為多少？
[答案]?。?）0.36 Wb
[解析]　（2）線圈以cd為軸順時針方向轉過120°角后變為與磁場垂直，但由于此時 磁感線從線圈平面穿入的方向與原來相反，故此時通過線圈的磁通量
Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 Wb，
故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－0.24 Wb－0.12 Wb＝－0.36 Wb，故磁通量的變化量大小為0.36 Wb。
[訓練3]　如圖所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑為r的虛線范圍 內有勻強磁場，磁場方向垂直線圈平面。若磁感應強度為B，則穿過線圈的磁通量為 （　?。?br/>A. πBR2 B. πBr2
C. nπBR2 D. nπBr2
解析：磁通量與線圈匝數無關，故C、D錯誤；磁感線穿過的面積為πr2，而非πR2，則 磁通量為πBr2，故B正確。
B
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課后提素養
1. 思維辨析
（1）與電場強度相似，磁感應強度是表示磁場的強弱和方向的物理量。
（3）如果將一通電導線放入磁場中，那么通電導線一定會受到磁場力。
√
√
×
×
×
基礎　題組
A. 該點的磁場的方向
B. 該點小磁針靜止時N極所指方向
C. 該點小磁針N極所受磁場力的方向
D. 該點小磁針S極所受磁場力的方向
解析：磁場方向為小磁針N極所受磁場力的方向，或者說小磁針靜止時N極所指方 向，同時磁感應強度的方向就是磁場的方向。
ABC
A. 磁感應強度是用來表示磁場強弱和方向的物理量
B. 若有一小段通電導體在磁場某點不受力的作用，則該點的磁感應強度一定為零
解析：磁感應強度的引入目的是用來描述磁場強弱和方向的，選項A正確；通電導線 若放置方向與磁場方向平行時，也不受磁場力的作用，選項B錯誤；根據磁感應強度 的定義，通電導線應為“在磁場中垂直于磁場方向的通電直導線”，選項C錯誤；在 磁場場源穩定的情況下，磁場中各點的磁感應強度（包括大小和方向）都是確定的， 與放入該點的檢驗電流、導線無關，選項D錯誤。
A
中檔　題組
A
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＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，則F一定等于1 N
D. 若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，則B一定等于1 T
A
A. 一直減小 B. 一直增大
C. 先減小后增大 D. 先增大后減小
解析：穿過線圈的磁通量Φ＝BS，線框平行紙面向右勻速平移至ad邊與MN重合的過 程中，B不變，S一直增大，所以磁通量一直增大，故B正確。
B
A. 3 A B. 9 A
C. 12 A D. 16 A
B
5. 如圖所示，空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B1＝1×10－2 T。矩形線框 置于水平桌面上，其面積S＝4×10－2 m2。在線框中心O點正上方某位置水平放置一通 電長直導線，電流產生的磁場在O點的磁感應強度B2＝1×10－2 T。求：
（1）O點磁感應強度大小BO；
（2）穿過線框的磁通量Φ。
答案：（2）4×10－4 Wb
解析：（2）電流的磁場穿過線框的磁通量為零，豎直向下的勻強磁場穿過線框的磁 通量Φ＝B1S＝4×10－4 Wb。
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課時作業
[基礎訓練]
A. 磁感應強度只是描述磁場的強弱的物理量
B. 通電導線所受磁場力為零，該處磁感應強度一定為零
C. 通電導線所受磁場力為零，該處磁感應強度不一定為零
D. 放置在磁場中1 m的導線，通過1 A的電流，受到的力為1 N時，該處磁感應強度就 是1 T
C
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A. B由F、I和L決定
B. F由B、I和L決定
C. I由B、F和L決定
D. L由B、F和I決定
A. 0.1 N B. 0.2 N C. 0.3 N D. 0.4 N
解析：F＝BIL＝0.2 N，這是導線在磁場中受到的磁場力的最大值，故B正確。
B
B
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A. Φ1最大 B. Ф2最大
C. Φ3最大 D. Φ1、Φ2、Φ3相等
解析：由圖知穿過S1面的磁感線條數最多，故Φ1最大。故A正確。
A
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A. BS
B
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6. 如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a 線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為（　　）
A. 1∶1 B. 1∶2 C. 1∶4 D. 4∶1
解析：根據Φ＝BS，S為與磁場垂直的有效面積，因此a、b兩線圈的有效面積相等， 故磁通量之比Φa∶Φb＝1∶1，選項A正確。
A
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A. Φa＞Φb B. Φa＜Φb
C. Φa＝Φb D. 不能確定
A
解析：通過圓環的磁通量為穿過圓環的磁感線的凈條數，首先明確條形磁鐵的磁感線 分布情況，另外要注意磁感線是閉合的曲線。條形磁鐵的磁感線在磁體的內部是從S 極到N極，在磁體的外部是從N極到S極，內部有多少根磁感線，外部的整個空間就有 多少根磁感線同內部磁感線構成閉合曲線；對兩個圓環，磁體內部的磁感線全部穿過 圓環，外部的磁感線穿過多少，磁通量就抵消多少，所以面積越大，磁通量反而越 小，故A正確。
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8. 勻強磁場中長2 cm的通電導線垂直磁場方向放置，當通過導線的電流為2 A時，它 受到的磁場力大小為4×10－3 N。
（1）求磁感應強度B的大?。?br/>答案：（1）0.1 T　
（2）若導線長度不變，電流增大為5 A，求它受到的磁場力F和該處的磁感應強度B的 大小。
答案：（2）0.01 N　0.1 T
解析：（2）若導線長度不變，電流增大為5 A，磁感應強度B不變，仍為0.1 T，磁場 力為F＝BI'l＝0.1×5×0.02 N＝0.01 N。
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[能力提升]
A B
D
C D
解析：環形電流的磁場可以看成是若干微小的直線電流產生的磁場的疊加，根據安培 定則和矢量的合成可知，環形線圈內的磁場方向垂直紙面向里，在軸心處磁場最弱， 選項D正確。
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A. 1∶1 B. 2∶1
C
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11. 如圖所示，框架的面積為S，勻強磁場的磁感應強度大小為B。則：
（1）框架平面與磁感應強度B垂直時，穿過框架平面的磁通量為多少？
答案：（1）BS　
解析：（1）框架平面與磁感應強度B垂直時，穿過框架平面的磁通量為Φ1＝BS。
（2）若框架繞OO'轉過60°，則穿過框架平面的磁通量為多少？
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（3）若從圖示位置轉過90°，則穿過框架平面的磁通量改變量為多少？
答案：（3）－BS
解析：（3）若從圖示位置轉過90°，則穿過框架平面的磁通量為Φ3＝BScos 90°＝ 0，此過程中的磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ3－Φ1＝0－BS＝－BS。
（4）若從圖示位置轉過180°，則穿過框架平面的磁通量改變量為多少？
答案：（4）－2BS
解析：（4）若從圖示位置轉過180°時，磁通量Φ4＝－BS，則轉過180°的過程中， 磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ4－Φ1＝－BS－BS＝－2BS。
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