物理选修32 磁感应强度学案

自主体验

一、磁感应强度的方向

1．物理学中，用________来描述磁场的强弱．

2．磁感应强度的方向：放入磁场中的小磁针，在磁场中受力将会转动．小磁针静止时，________所指的方向规定为该点的磁感应强度方向，简称为__________．

二、磁感应强度的大小

1．定义式：________，其中IL是很短的一段通电导线的长度与其电流的乘积，叫________，可以认为是类似于电场中检验电荷的一个检验磁场情况的工具．

2．单位：________，符号是T，l T＝________. 

知识探究

要点一： 磁感应强度定义的理解

磁场对于一切有磁性(不论宏观与微观)的物体都会产生力或力矩的作用，使这些物体的状态(这里主要指运动状态)发生改变，从而使人们可以感知磁场的存在．如带电粒子在磁场中运动时，磁力可以使粒子的运动轨迹发生偏转；载流线圈在磁场中，磁力会使线圈发生偏转；小磁针在磁场中，磁力会使小磁针的指向偏离原来地磁场南北极的方向等等．这些现象都可以被我们用来作为定义磁感应强度的依据．

本节是运用通电导线在磁场中的受力与电流元的比值来定义磁感应强度的大小B＝，用小磁针静止时N极所指的方向来定义磁感应强度的方向.

要点二:磁感应强度B是由F、I、L三者决定的吗？

(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的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关．

(3)研究磁感应强度是分步进行的，其方向由磁针受力确定，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称作“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某

.3-2-1.

一点，这要求电流元要足够的短.

要点三：电场强度与磁感应强度有哪些异同？

典例剖析

题型一 磁感应强度的定义

【例1】在磁感应强度的定义式B＝中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是(　)

A．B由F、I和L决定                B．F由B、I和L决定 

C．I由B、F和L决定                D．L由B、F和I决定

A拓展探究1：如图1所示，一根长为L的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短Δx，若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长Δx，则磁感应强度B值为(　　)

A.　　　B.　　　C.　　　D.

题型二 磁感应强度的理解

【例2】 有关磁感应强度的下列说法中，正确的是(　　)

A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量

B．若有一小段通电导体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．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是

D．由定义式B＝可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小

拓展探究2：下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法，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

                             .3-2-2.

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

题型三 与磁感应强度相关的计算

【例3】 有一小段通电导线，长为1 cm，电流强度为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是(　　)

A．B＝2 T　　B．B≤2 T     C．B≥2 T      D．以上情况都有可能

课堂训练

1.下列说法中正确的是(　　)

A．电荷在某处不受静电力的作用，则该处的电场强度为零

B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零

C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的静电力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱

D．把一小段通电导线放在磁场中某处，它受到的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱

2．把小磁针N极向东置于地磁场中，放手后小磁针将(从上向下看)  (　　)

A．顺时针转　　　　B．逆时针转       C．不动            D．无法判定

3．下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是(　　)

A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向

B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向

C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向

D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向

4.由定义式B＝可知，磁场中某处的磁感应强度大小(　 )

A．随IL的乘积的增大而减小

B．随F的增大而增大

C．与F成正比，与IL成反比

D．与F及IL无关，由F和IL的比值确定

5．在匀强磁场中，磁感应强度B为2×10－4 T．有一根长为0.4 m的通电导线(垂直于磁场方向)在磁场中受到的磁场力为0.016 N，求导线中电流的大小．

课后训练

1．下列关于磁感应强度大小的说法正确的是(　　)

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

2．有检验电流元长1 cm，并通以1 A的电流，把它垂直于磁场方向放于磁场中的某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度的大小为(　　)

A．10 T　　　B．5 T　　　C．2 T　　　D．2.5 T

A3．停在十层的电梯底板上放有两块相同的条形磁铁，磁铁的极性如图2所示．开始时两块磁铁在电梯底板上处于静止状态(　　)

A．若电梯突然向下开动(磁铁与底板始终相互接触)，并停在一层，最后两块磁铁可能已碰在一起

B．若电梯突然向下开动(磁铁与底板始终相互接触)，并停在一层，最后两块磁铁一定仍在原来位置

C．若电梯突然向上开动，并停在二十层，最后两块磁铁可能已碰在一起

D．若电梯突然向上开动，并停在二十层，最后两块磁铁一定仍在原来位置

4．在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受到的力也不相同．下图中的几幅图象表现的是导线所受到的力

                                  .3-2-3.

F与通过导线的电流I的关系．a、b各自有一组F、I的数据，在图象中各描出一个点．下列四幅图中正确的是(　　)

5．关于场的认识正确的是(　　)

A．万有引力场中力的方向和电场中电荷受力方向是相同的

B．电场中力的方向不但与电场线的方向有关，还与受力电荷电性有关

C．磁场中受力的物体有磁体(N、S极受力不同)、运动电荷和电流，受力方向比较复杂

D．磁场的方向研究依据小磁针N极确定，大小利用电流元受力情况来确定

6.先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直，如图3所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系．下列说法中正确的是(　　)

A．A、B两点磁感应强度相等

B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度

C．A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度

D．无法比较磁感应强度的大小

7．某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10－5 T．一根长为500 m的电线，电流为10 A，该导线受到的最大磁场力是多少？

A8．磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量．

(1)如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大？

(2)如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大？在极地上空地磁场的水平分量是多大？