高中物理 第三章 磁场《磁感应强度 磁通量》参考课件 教科版选修31.ppt

第三节磁感应强度磁通量 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第三节磁感应强度磁通量 课前自主学案 课标定位学习目标 1 知道磁感应强度的定义 知道其方向 大小 定义式和单位 2 会用磁感应强度的定义式进行有关计算 3 知道匀强磁场 磁通量的概念 会用磁通量的公式进行简单的计算 4 了解利用安培力测定磁感应强度的原理 重点难点 磁感应强度的理解和应用 磁通量的计算和应用 课前自主学案 一 磁感应强度1 方向 小磁针静止时 所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向 也是 的方向 2 意义 描述磁场的 的物理量 表示符号为 3 定义 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的 跟电流i和导线长度l的乘积il的 叫做通电导线所在处的磁感应强度 4 定义式 b 5 单位 特斯拉 简称 符号 1 1 n极 磁场 强弱及方向 b 安培力f 比值 特 t t 二 匀强磁场1 定义 处处相同的磁场 2 磁感线 间隔相同的 3 实例 距离很近的两个异名磁极间的磁场 4 当通电导线与磁感线不垂直时 如图3 3 1所示 电流方向与磁感线方向成 角 通电导线所受的安培力为f 强弱 方向 平行线 ilbsin 图3 3 1 三 磁通量1 定义 匀强磁场磁感应强度b和与磁场方向 的平面面积s的乘积 即 2 单位 简称韦 符号 1 1t m2 3 引申 b 因此磁感应强度b又叫 垂直 bs 韦伯 wb wb 磁通密度 四 利用安培力测定磁感应强度1 原理 利用通电导线在磁场中受到的 与磁感应强度的关系测磁感应强度的大小 2 内容 把矩形导线框吊在 的一臂 使天平平衡 当接通电流 矩形导线框的一条边受到向下的安培力作用时 可在天平另一端加上 若当所加砝码重为mg时 天平再次平衡 可知此时线框所受安培力 由此可求得导线所在处的磁感应强度b 安培力 精密天平 砝码 bil mg 核心要点突破 2 磁感应强度b的大小只取决于磁场本身的性质 与f i l无关 3 磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时n极所指的方向 或者是n极所受磁场力的方向 其大小根据电流元受力来计算 通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向 4 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称为 电流元 相当于静电场中的 试探电荷 5 我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小 因此要把电流元放入磁场中这一点 这要求电流元要足够短 d 磁场中某点的磁感应强度方向与放在该点的小磁针n极所受磁场力方向一致 二 磁感应强度b与电场强度e的比较 特别提醒 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是描述电场力的性质的物理量 e的方向是该点正电荷的受力方向 b的方向与该点电流元所受力方向既不相同 也不相反 f的方向由后面学习的左手定则判定 2 磁场与电场 磁感应强度与电场强度有很多相似之处 学习中要加以类比 分析 找出其中的不同与相同之处 加深对两组概念的理解 解析 选a 电场强度的方向就是正电荷受的电场力的方向 磁感应强度的方向是磁针n极受力的方向 只有a项错误 三 对磁通量的进一步理解1 磁通量的计算 1 公式 bs 适用条件 匀强磁场 磁感线与平面垂直 2 在匀强磁场b中 若磁感线与平面不垂直 公式 bs中的s应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 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 若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面 且正向磁通量为 1 反向磁通量为 2 则穿过该平面的磁通量 1 2 3 磁通量的变化量 2 1 1 当b不变 有效面积s变化时 b s 2 当b变化 s不变时 b s 3 b和s同时变化 则 2 1 但此时 b s 特别提醒 计算穿过某面的磁通量变化量时 要注意前 后磁通量的正 负值 如原磁通量 1 bs 当平面转过180 后 磁通量 2 bs 磁通量的变化量 2 1 2bs 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 有一个矩形线圈 线圈平面与磁场方向成 角 如图3 3 2所示 设磁场为匀强磁场 磁感应强度为b 线圈面积为s 则穿过线圈的磁通量为多大 图3 3 2 解析 这是一种线圈平面与磁场方向不垂直的情况 不能直接使用公式 bs来计算 应该把s投影到与b垂直的方向上 投影面积为ssin 所以 bssin 答案 bssin 课堂互动讲练 精讲精析 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 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方向平行时 也不受磁场力作用 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 与放入该点的检验电流导线无关 选项c正确 磁场方向是小磁针n极所受磁场力的方向 与通电导线所受磁场力的方向不同 故选项d错误 答案 c 变式训练1下列关于磁感应强度的说法正确的是 a 通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大b 通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大c 放在匀强磁场中各处的通电导线 受力大小和方向处处相同d 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 解析 选d 因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定 与通电导线的受力及方向都无关 所以a选项错 d选项正确 因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关 而且与通电导线的取向有关 故b选项错 对c选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等 但当导线在各个位置的方向不同时 磁场力是不相同的 导线与磁场垂直时受磁场力最大 与磁场平行时受磁场力为零 而c选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同 所以c选项错 故正确答案为d 在磁场中某一点放入一通电导线 导线与磁场垂直 导线长1cm 电流为5a 所受磁场力为5 10 2n 求 1 这点的磁感应强度是多大 2 若让导线与磁场平行 这点的磁感应强度多大 通电导线受到的磁场力多大 答案 1 1t 2 1t0 变式训练2在匀强磁场中某处p放一个长度为l 20cm 通电电流i 0 5a的直导线 测得它受到的最大磁场力f 1 0n 其方向竖直向上 现将该通电导线从磁场撤走 则p处磁感应强度为 a 零b 10t 方向竖直向上c 0 1t 方向竖直向下d 10t 方向肯定不沿竖直向上的方向解析 选d 磁场中某点的磁感应强度由场源决定 与有没有检验电流无关 磁感应强度的方向规定为小磁针静止时n极所指的方向 不是电流元的受力方向 故d正确 如图3 3 3所示 线圈平面与水平方向夹角 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 为多少 图3 3 3 思路点拨 解答本题应注意以下三点 1 磁通量公式 bs 其中b s 2 方法一 面积代入s在垂直磁场方向的投影 3 方法二 磁感应强度代入b垂直s方向的分量 精讲精析 法一 把s投影到与b垂直的方向 则 b scos 0 6 0 4 cos60 wb 0 12wb 法二 把b分解为平行于线圈平面的分量b 和垂直于线圈平面的分量b b 不穿过线圈 且b bcos 则 b s bcos s 0 6 0 4 cos60 wb 0 12wb 答案 0 12wb 规律总结 1 当b与s夹角为 时 穿过s的磁通量为 b ssin bsin s 2 磁通量有正 负 但正 负号不代表方向 仅代表磁感线穿入或穿出 变式训练3如图3 3 4所示 面积是0 5m2的矩形导线圈处于磁感应强度为20t的匀强磁场中 线圈平面与磁场垂直 穿过该线