高中物理 3.3 磁感应强度 磁通量课件 教科版选修31.ppt

第三节磁感应强度磁通量 第三章磁场 第三章磁场 强弱 方向 b 垂直于 导线长度l 导线中电流i 4 单位 简称 符号 5 方向 b是一个 量 其方向即为该处的 方向2 匀强磁场 1 定义 强弱 方向处处相同的磁场 2 磁感线 间隔相同的平行线 3 实例 距离很近的两个异名磁极间的磁场 特斯拉 特 t 矢 磁场 3 磁场和电流成 角时的安培力 如图所示 可以将磁感应强度b正交分解成b bsin 和b bcos 而b 对电流是没有作用的 f ilb ilbsin 即f ilbsin 想一想 1 磁场的方向有几种表述方式 提示 磁场的方向常见的有三种表达方式 1 小磁针静止时n极所指的方向 也就是n极受力的方向 2 磁场的方向就是磁感应强度b的方向 3 磁感线上某点的切线方向即为该点的磁场方向 二 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 垂直 bs 韦伯 wb wb 磁通密度 4 推广 当面积为s的平面的垂线与磁场方向夹角为 时 想一想 2 磁感应强度越大 面积s越大 磁通量就一定越大吗 提示 不一定 因为根据公式 bscos 知 磁通量的大小由b s 三个因素共同决定 当 90 时 不管b s多大 0 故b越大 s越大 不一定越大 bscos 三 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 2 b和e有哪些相似之处和不同点 磁感应强度的理解 1 对磁感应强度的理解 1 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 不能理解为b与f成正比 与il成反比 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 特别提醒 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与方向 两个磁场叠加时 应用矢量叠加的方法来运算 2 磁感应强度b与电场强度e的比较 描述电场的性质 描述磁场的性质 都是用比值的形式下定义 共同点 特点 共同点 矢量 不同点 小磁针n极的受力方向 表示磁场方向 放入该点正电荷的受力方向 表示电场方向 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 合场强等于各个电场的场强e的矢量和 1t 1n a m 1v m 1n c 特别提醒 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 这也是两者的相似之处 b 关键提醒 解答该题注意以下关键点 1 磁感应强度的大小由磁场本身决定 是磁场的固有性质 2 通电导线垂直磁场放置时受磁场力最大 平行时最小 为零 解析 选项a中没有强调导线与磁场方向垂直 a错 导线平行于磁场方向时 不受磁场力的作用 b对 导线与磁场之间的夹角关系不明确 无法判断b的大小 c错 磁感应强度的大小由磁场本身决定 不随f i l的变化而变化 d错 名师点评 如果在空间有一个磁感应强度的大小和方向均不变的磁场 导线的放置方向不同 受到的磁场力也不同 即通电导线所受的磁场力不但与磁感应强度有关 还与导线的放置方向有关 所以在分析该类问题时 要考虑周全 b 学案导引1 公式 bs中 s为线圈的面积吗 2 是标量 故没有正负 对吗 对磁通量的理解 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 如图所示 在条形磁铁外套有a b两个大小不同的圆环 穿过a环的磁通量 a与穿过b环的磁通量 b相比较 a 均向上 a bb 均向下 a bc 均向上 a bd 均向下 无法比较大小 关键提醒 解答该题应注意以下关键点 1 所求磁通量均指合磁通量 2 熟悉条形磁铁内 外部的磁感线分布特点 a 解析 分别画出穿过a b环的磁感线的分布如图所示 磁铁内的磁感线条数与其外部磁感线条数相等 通过a b环的磁感线条数应该这样粗略计算 用磁铁内的磁感线总条数减去磁铁外每个环中的磁感线条数 因为磁铁内 外磁感线的方向相反 很明显 磁铁外部的磁感线通过b环的条数比a环的多 故b环中剩下的磁感线比a环剩下的磁感线条数少 故 a b 故a对 b c d都错 误区警示 解答该题不要直接由公式 bs分析 误认为s越大 越大 从而得出错误结论 该题中要考虑磁通量的正 负问题 2 如图所示 通有恒定电流的导线mn与闭合金属框共面 第一次将金属框由 平移到 第二次将金属框绕cd边翻转到 设先后两次通过金属框的磁通量的变化量分别为 1和 2 则 a 1 2b 1 2c 1 2d 不能判断 c 解析 导体mn周围的磁场并非匀强磁场 靠近mn处的磁场强些 磁感线密一些 远离mn处的磁感线疏一些 当线框在 位置时 穿过平面的磁通量为 当线圈平移至 位置时 磁通量为 则磁通量的变化量为 1 当线框翻转