高中物理人教版 (新课标)选修32 磁感应强度教案

磁场·磁感应强度 磁通量·教案

 一、教学目标

1．理解磁感应强度和磁通量概念。

2．掌握用磁感线描述磁场的方法。

3．了解匀强磁场的特点，知道磁通密度即磁感应强度。

4．采用类比法，从电场强度概念引入分析，据比值法定义，建立磁感应强度概念。培养学生分析问题的能力和研究问题的方法。

二、重点、难点分析

磁感应强度是描述磁场性质的物理量，其概念的建立是本章的重点和难点。

1．在磁场中某处，垂直磁场方向放置的通电直导线，所受的磁场力与其导线长度和电流强度乘积的比值是不变的恒量，即只要在磁场中的位置不变，若是改变垂直磁场方向放置的导线长度，或改变其中的电流强度，则所受的磁场力改变，但磁场力与导线长度和电流强度乘积的比值是不变的，为一特定恒量，说明该恒量反映了磁场在该处的性质。如果改变磁场中的位置，再垂直磁场方向放置通电直导线，其所受磁场力与导线长度和电流强度乘积的比值又是一个不同的恒量，该恒量即反映磁场在这一位置场的性质。磁场的这种性质命名为磁感应强度。

这正可与电场类比：放在电场中某点的检验电荷所受到的电场力与其电量的比值是不变的恒量。它反映电场性质，命名为电场强度。

同是比值法定义。

2．磁通量是指穿过某个“面”的磁感线条数。因此一说磁通量必须指明是穿过哪个面的磁通量，“面”定了则面积大小定了，放在确定的磁场中，如果磁场方向与面的夹角不同，则穿过该面的磁感线条数不同。同样的面积，确定的磁场，垂直磁场方向放置，则穿过的磁感线条数最多，因此定义：垂直磁场方向放置的面积为S的面，其磁通量Ф=B·S。

3．磁感线的条数不是随意画的，它是由磁感应强度的大小决定的。垂直磁场方向单位面积上的磁通量——即单位面积上的磁感线条数，叫磁通密度，B=Ф／S，即磁感应强度。

三、教具

干电池组，U形磁铁，水平平行裸铜线导轨，直铜棒，带夹导线三根，开关。

四、教学过程

1．引入新课：

复习电场，为用类比法建立磁感应强度概念作准备。

提问：电场的基本特性是什么？（对其中的电荷有电场力的作用。）

空间有点电场Q建立的电场，如在其中的A点放一个检验电荷q1，

什么？（比值为恒量，反映场的性质，叫电场强度。）

磁场的基本特征是什么？（对其中的电流，即通电导线有磁场力的作用。）

对磁场的这种特性如何描述呢？

2．观察实验

磁场对通电直导线有力的作用，引导学生作定性分析，得出：确定的磁场，对通电直导线的作用力大小与直导线的长度L、通入电流强度I，以及导线上电流方向与磁场方向夹角有关。

（1）通电导线在磁场中受到力的作用——磁场力F。F的方向与何有关？（磁场方向，电流方向，左手定则。）

（2）如果磁场确定，则F的大小与何有关？

如使导线与磁场平行放置，F=？垂直放置又如何？

如改变导线长度，F如何变化？

如果改变导线上的电流强度，F如何变化？

总结：精确的实验表明通电直导线垂直放置在确定的磁场中受到的磁场力F跟通过的电流强度I和导线长度L成正比，或者说跟I·L的乘积成正比。这就是说无论怎样改变电流强度I和导线长度L，乘积IL增大多少倍，则F也增大多少倍。比值F／IL是恒量。

如果改变在磁场中的位置，垂直磁场放置的通电导线F／IL比值又会是新的恒量，均反映磁场的性质。

正如电场特性用电场强度来描述一样，磁场特性用一个新的物理量——磁感应强度来描述。

3．板书：磁感应强度（B）

（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受到的磁场力F跟电流强度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，用B表示。

（2）公式：B=F／（I·L）

（3）矢量：B的方向与磁场方向，即小磁针N极受力方向相同。

（4）单位：特斯拉（T）1T=1N／（A·m），即垂直磁场方向放置的长1m的导线，通入电流为1A，如果受的磁场力为1N，则该处的磁感应强度B为1T。

一般永久磁铁磁极附近的磁感应强度约为0.4T～0.7T；电机和变压器铁心中，磁感应强度为0.8T～1.4T，地面附近地磁场的磁感应强度约为0.5×10-4T。

4．板书：匀强磁场

磁感应强度的大小和方向处处相同的区域，叫匀强磁场。

其磁感线平行且等距。长的通电螺线管内部的磁场、两个靠得很近的异名磁极间的磁场都是匀强磁场。

如用B=F／（I·L）测定非匀强磁场的磁感应强度时，所取导线应足够短，以能反映该位置的磁场为匀强。

5．板书：磁通量（Ф）

在后面的电学学习中，我们要讨论穿过某一个面的磁场情况。我们知道，磁场的强弱（即磁感应强度）可以用磁感线的疏密来表示。如果一个面积为S的面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则穿过这个面的磁感线的条数就是确定的。我们把B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。

（1）定义：面积为S，垂直匀强磁场B放置，则B与S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用Ф表示。

（2）公式：Ф=B·S

（3）单位：韦伯（Wb）  1Wb=1T·m2

磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。

6．板书：磁通密度

磁通密度大，即穿过单位面积的磁感线条数多，一定是磁感线很密，

7．课堂小结

（1）磁感应强度既反映了磁场的强弱又反映了磁场的方向，它和磁通量都是描述磁场性质的物理量，应注意定义中所规定的条件，对其单位也应加强记忆。

（2）磁通量的计算很简单，只要知道匀强磁场的磁感应强度B和所讨论面的面积S，在面与磁场方向垂直的条件下Ф=B·S。（不垂直可将面积做垂直磁场方向上的投影。）磁通量是表示穿过所讨论面的磁感线条数的多少。在今后的应用中往往根据穿过面的净磁感线条数的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小。

例：如图所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，试分析穿过A环、B环的磁通量谁大。

解：此题所给条件是非匀强磁场，不能用Ф=B·S计算，只能比较

穿过两环的磁感线净条数多少，来判断磁通量的大小。条形磁铁的磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S极进入，在磁铁内部的磁感线是从S极向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多。从下向上穿过A、B环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则A环从下向上穿过的净磁感线少于B环，所以B环的磁通量大于A环磁通量。

另外一个面积是S的面，垂直匀强磁场B放置，则穿过该面的磁通量Ф=B·S。如果该面转动180°则穿过该面的磁通量改变了2BS。

（3）磁感应强度概念的建立是通过类比法和用比值法定义的方法。同学们可总结一下，我们还在什么问题上使用过这两种方法，从而提高自己分析问题和研究问题的能力。