学教科版选修31 3.3磁感应强度 磁通量 教案（3）.doc

3.3磁感应强度 磁通量 教案学习目标：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n极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，也是磁场的方向2意义：描述磁场的强弱及方向的物理量，表示符号为b.3定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的安培力f跟电流i和导线长度l的乘积il的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度4定义式：bf/il.5单位：特斯拉，简称特，符号t,1t1 n/(am).二、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4当通电导线与磁感线不垂直时，如图所示，电流方向与磁感线方向成角，通电导线所受的安培力为filbsin.三、磁通量1定义：匀强磁场磁感应强度b和与磁场方向垂直的平面面积s的乘积，即bs.2单位：韦伯，简称韦，符号wb,1wb1 tm2.3引申：b/s，因此磁感应强度b又叫磁通密度四、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安培力与磁感应强度的关系测磁感应强度的大小2内容：把矩形导线框吊在精密天平的一臂，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砝码若当所加砝码重为mg时，天平再次平衡，可知此时线框所受安培力bilmg，由此可求得导线所在处的磁感应强度bmg/il .核心要点突破：一、对磁感应强度的理解1在定义式b中，通电导线必须垂直于磁场方向放置因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同通电导线受力为零的地方，磁感应强度b的大小不一定为零，这可能是电流方向与b的方向在一条直线上的原因造成的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特别提醒：(1)对于定义式bf/il，不能理解为b与f成正比，与il成反比b由磁场本身决定，该定义式给出了一种测量磁场中某点磁感应强度的方法(2)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即时应用1(2011年重庆一中检测)关于磁感应强度的大小及方向，下列说法正确的是()a由bf/il可知，b与f成正比，与il成反比b一小段通电直导线在某处不受磁场力作用，说明此处磁感应强度一定为零c若有一小段长度为l、通以电流为i的导体，在磁场中某处受到的磁场力为f，则该处磁感应强度大小一定是f/ild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解析：选d.该处的磁感应强度只取决于磁场本身，所以a错；在实验时，若电流元平行于磁场方向，则电流元不受力，b错；只有电流元垂直于磁场方向放置时，磁感应强度b才等于f/il，c错；所以只有d正确二、磁感应强度b与电场强度e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下定义特点bf/il，通电导线与b垂直，b与f、i、l无关ef/qe与f、q无关方向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的矢量和合场强等于各个电场的场强e的矢量和单位1 t1 n/(am)1 v/m1 n/c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的方向由前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即时应用2下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是()a电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同b电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同c磁感应强度的方向与小磁针n极所受磁场力的方向相同d磁感应强度的方向与小磁针静止时n极所指的方向相同解析：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12.3磁通量的变化量21.(1)当b不变，有效面积s变化时，bs.(2)当b变化，s不变时，bs.(3)b和s同时变化，则21.但此时bs.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1bs，当平面转过180后，磁通量2bs，磁通量的变化量|21|2bs.即时应用3有一个矩形线圈，线圈平面与磁场方向成角，如图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？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：类型一、对磁感应强度的理解例题1下列说法中正确的是()a磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到磁场力f与该导线的长度l、通过的电流i乘积的比值即bf/il.b通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零c磁感应强度bf/il只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与f、i、l以及通电导线在磁场中的方向无关d通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向【思路点拨】本题考查对磁感应强度的定义式bf/il的正确理解及磁场方向的规定【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【规律总结】磁感应强度bf/il是反映磁场力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是决定式，磁场中各处的b值是唯一确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向等无关实验表明：电流受的磁场力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场是不一样的变式训练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.类型二、磁感应强度的计算例题2在磁场中某一点放入一通电导线，导线与磁场垂直，长1 cm，电流为5 a，所受磁场力为5102 n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？【思路点拨】由磁感应强度的定义式bf/il，计算磁感应强度的大小，但是磁场强弱是由磁场本身决定的，与电流受不受磁场力无关【自主解答】(1)bf/il t1 t.(2)磁感应强度b是磁场本身的性质，与f、i、l无关若导线与磁场平行，磁感应强度不变b1 t，而磁场力为0. 【答案】(1)1 t(2)1 t0【规律总结】(1)只有当通电导体与磁场方向垂直时才可以利用bf/il计算磁感应强度的大小(2)在计算过程中还应注意单位的统一(3)导体与磁场方向平行时不受磁场力的作用，但磁感应强度不会发生变化变式训练2在匀强磁场中某处p放一个长度为l20 cm、通电电流i0.5 a的直导线，测得它受到的最大磁场力f1.0 n，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 b10 t，方向竖直向上c0.1 t，方向竖直向下 d10 t，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正确类型三、对磁通量的理解和计算例题3如图所示，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s0.4 m2，匀强磁场磁感应强度b0.6 t，则穿过线圈的磁通量为多少？【思路点拨】解答本题应注意以下三点：(1)磁通量公式bs，其中bs.(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bscos0.60.4cos60 wb0.12 wb.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bbcos，则bsbcoss0.60.4cos60 wb0.12 wb. 【答案】0.12 wb【规律总结】(1)当b与s夹角为时，穿过s的磁通量为bssinbsins.(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如图所示，面积是0.5 m2的矩形导线圈处于磁感应强度为20 t的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，穿过该线圈的磁通量是多少？若线圈平面与