2018-2019学度高中创新设计物理教科版3-1资料：第三章第3讲磁感应强度

第3讲磁感应强度磁通量第三章磁场1.通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度.2.知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位.3.掌握安培力的计算方法.4.知道磁通量和磁通密度概念；会计算磁通量的大小.目标定位二、安培力的大小三、磁通量对点检测自查自纠栏目索引一、磁感应强度1.实验发现：在磁场中某一点，安培力F与电流I和导线长度L乘积的比值是一个

，与I、L无关；不同点的比值

，与所在位置的

有关，因此，我们可以用这个比值来描述磁场的性质，把它称为磁感应强度.2.定义式：B＝

.3.单位：特斯拉，简称

，符号是

,1T＝1

.答案一、磁感应强度知识梳理定值不相等磁场强弱T特定值4.磁感应强度的方向：磁感应强度B

是

(填“矢”或“标”)量，磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的

，也就是放在该点的小磁针

受力的方向.5.匀强磁场(1)定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度

和

都相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场.(2)磁感线：在匀强磁场中，磁感线是一组

而且

的直线.答案矢磁场方向N极大小方向平行等距据公式B＝

知，磁场中某处的磁感应强度的大小与通电导线在该处所受磁场力F成正比，与导线中的电流I和导线长度L的乘积IL成反比，这种说法正确吗？为什么？答案【深度思考】答案不正确.公式B＝

只是磁感应强度的定义式，磁场中某处的磁感应强度只与磁场本身有关，与该处是否放导线、导线所受磁场力以及导线的长度、通电电流大小均无关.例1磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5A，导线长1cm，它受到的磁场力为5.0×10－2N.求：(1)这个位置的磁感应强度；典例精析解析答案答案2T

(2)如果把通电导线中的电流增大到5A时，这一位置的磁感应强度；解析答案解析磁感应强度B是由磁场自身决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该位置的磁感应强度还是2T.答案2T

(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能肯定在这里没有磁场？解析答案解析如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行.答案不能肯定总结提升总结提升(1)在定义式B＝

中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为沿不同方向放置导线时，同一导线受到的磁场力不相等.(2)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”，相当于静电场中电场强度公式E＝

中的“试探电荷”.(3)磁感应强度B是用比值法定义的物理量，其大小只取决于磁场本身的性质，与F、I、L无关，与磁场中有没有通电导线无关.例2如图1所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流.a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是(

)返回解析答案图1A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D.a、c两点处磁感应强度的方向不同方法点拨解析由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，故选项A错误；由安培定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B错误；根据安培定则判断可知，两导线在c、d处产生的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项C正确，选项D错误.答案C方法点拨方法点拨磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.返回1.公式：F＝ILB⊥＝

.θ指通电导线与磁场方向的夹角.2.对公式的理解同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图2所示.答案知识梳理二、安培力的大小图2ILBsinθ(1)如图甲，I⊥B，即θ＝90°时，安培力最大，F＝

.(2)如图乙，I∥B，即θ＝0°或180°时，安培力最小，F＝

.(3)如图丙，当I与B成θ角时，可以把磁感应强度B分解，如图丁所示.此时F＝

，这是一般情况下安培力的表达式.答案图2BIL0BILsinθ例3长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是(

)典例精析解析答案解析A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BILcosθ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误.答案A例4如图3所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线abcd所受到的磁场的作用力的合力(

)返回解析答案总结提升图3A.方向竖直向上，大小为(

＋1)BILB.方向竖直向上，大小为(

－1)BILC.方向竖直向下，大小为(

＋1)BILD.方向竖直向下，大小为(

－1)BIL解析导线abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知Lad＝(

＋1)L，故线段abcd所受磁场力的合力大小F＝BILad＝(

＋1)BIL，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确.答案A总结提升返回总结提升当导线垂直放入磁场时，安培力大小F＝ILB，其中L为导线的有效长度，即连接两端点直线的长度，如图4所示.注意在丁中L＝2R而不等于2πR.图41.在磁感应强度为B

的

中，有一块

磁感线方向的面积为S的平面，我们定义

为通过这个面的磁通量，简称

，用Φ表示.它在数值上等于穿过这个面的

.2.公式：Φ＝

.国际制单位为

，简称

，符号是

.1Wb＝1T·m2.说明：当平面与磁场夹角为θ时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，Φ＝BS⊥＝

.3.适用条件：(1)

磁场；(2)磁感线与平面

.4.引申：由于B＝

，因此，磁感应强度B又叫做

.答案三、磁通量知识梳理匀强磁场垂直BS磁通磁感线条数BS韦伯韦WbBScosθ匀强垂直磁通密度例5如图5所示，线圈abcd平面与水平方向夹角θ＝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Φ为多少？典例精析解析答案总结提升图5解析

解法一：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·Scosθ＝0.6×0.4×cos60°Wb＝0.12Wb.解法二：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⊥＝Bcosθ，则Φ＝B⊥S＝Bcosθ·S＝0.6×0.4×cos60°Wb＝0.12Wb.答案0.12Wb返回总结提升(1)磁通量的计算①公式：Φ＝BS适用条件：a.匀强磁场；b.磁感线与平面垂直.②当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥.(2)磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然.返回1.(磁感应强度的理解)关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是(

)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＝1T，I＝1A，L＝1m，则F一定等于1ND.若L＝1m，I＝1A，F＝1N，则B一定等于1T解析答案对点检测1234解析

在B为零的地方，则F一定为零，而F为零时，则B不一定为零，可能B与I平行.故A正确，B错误；若B＝1T，I＝1A，L＝1m，根据F＝BILsinθ，知只有B垂直于I时，F＝BIL＝1N，故C错误；若F＝1N，I＝1A，L＝1m，根据F＝BILsinθ，知只有B垂直于I时，F＝BIL＝1N，B＝1T，故D错误.答案

A12342.(磁感应强度的叠加)在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里.如图6所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(

)解析答案1234图6A.b、d两点的磁感应强度相等B.a、b两点的磁感应强度相等C.c点的磁感应强度的值最小D.b点的磁感应强度的值最大解析

如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误.a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确.答案C12343.(安培力的大小