高中物理人教版 (新课标)选修32 磁感应强度导学案

                            第二节  磁感应强度

【知能准备】

1.电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的     与检验电荷    的比值来定义的，其定义式为E＝。规定    受的电场力方向为电场方向。

2．磁场的方向。

规定在磁场中的任意一点小磁针   受力的方向亦即小磁针   时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向．

3．磁场对电流的作用力通常称为     。如图1，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的，则决定安培力大小的因素

⑴与导线在磁场中的放置方向有关

⑵与电流的     有关

⑶与通电导线在磁场中的     有关

4．磁场强弱——磁感应强度

在磁场中     于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫         。

公式B＝   

在国际单位制中，磁感应强度的单位是       ，简称特，国际符号是T。1T＝1

磁感应强度是    ，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向。

磁感应强度B是表示磁场     和方向的物理量

【同步导学】

1.磁感应强度方向———类比法

⑴在磁铁周围的不同由放置一些小磁针，发现小磁针静时，指向各不相同，这表明磁场中不同位置力的作用方向不同，因此磁场具有方向性．

⑵与电场对比．在电场中，我们利用检验电荷的受力情况来反映电场的方向性，规定正电荷受的电场力方向为电场方向。

⑶在磁场中，我们利用小磁针来规定磁场的方向，规定在磁场中的任意一点小磁针北极受力的方向亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向．

⑷磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向。

例1．磁场中任一点的磁场方向,规定为小磁针在磁场中                  (     )

A．受磁场力的方向

B．北极受磁场力的方向

C．南极受磁场力的方向

D．受磁场力作用转动的方向

解答：磁场中任一点的磁场方向,规定为小磁针在磁场中北极受磁场力的方向,故B对。

2．磁感应强度大小的定义───比值定义法

研究电场强弱的时候，我们从分析电荷在电场中的受力情况着手，找到了表示电场强弱的物理量──电场强度。类似地，磁场对其中的电流有磁场力的作用，研究磁场的强弱，我们要从分析电流在磁场中的受力情况着手，找出表示磁场强弱的物理量。

⑴电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的电场力与检验电荷量的比值来定义的，其定义式为E＝。E与F、q的大小无关

⑵在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。其定义式为B＝。

说明：如果各处的磁场强弱不同，仍然可用上述方法研究磁场，只是要用一段特别短的通电导线（电流元）来研究磁场。如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。

B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流元所受的安培力越大，比值B越大，表示该处磁场越强 。磁感应强度B是由磁场和空间位置(点)决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关

例2:有人根据B＝F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？

解答：这种提法不对。因为实验证明，F和IL的乘积成正比，故比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，反映了磁场本身的特性，不随F及IL的变化而变化。

例3 ： ⑴磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5 A，导线长1 cm，它受到的安培力为5×10-2 N，则这个位置的磁感应强度是多大？

⑵接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时，这一点的磁感应强度应是多大？

⑶如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场.

解答：⑴   B＝＝2T。

⑵磁感应强度B是由磁场和空间位置(点)决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T。

⑶如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则可能有两种可能：该处没有磁场；该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行。

3磁场的叠加———矢量运算

磁感应强度是矢量，它可以合成，合成同样遵守平形四边形定则。

若空间存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B。B＝B1＋B2＋B3……（矢量和）

例4:如图2所示,把两个完样全一样的环形线圈互相垂直地放置,它们的圆心位于一个共同点O上,当通以相同大小电流时,O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比为     

解答：环形线圈通以相同大小电流,则每个线圈在O点单独产生的磁感应强度大小相等B1= B2；环形线圈电流互相垂直，则每个线圈单独产生的磁感应强度互相垂直B1⊥B2如图3。由由矢量运算法则可知   B= B1

【同步检测】

1．下列说法中正确的是                                               (     )

A．电荷在某处不受电场力的作用,则该处的电场强度为零

B．一小段通电导线在某处不受安培力的作用,则该处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,它受到的电场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,所受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．下列关干磁感应强度大小的说法中正确的                           （     ）

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

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.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

5.A有一小段通电导体，长为1cm，电流为5A，把它置入磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，则该点的磁感应强度B一定是                                      (     )

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

6．在匀强磁场里,有一根长1.2m的通电导线,导线中的电流为5A,这根导线与磁场方向垂直时,所受的安培力为1.8N，则磁感应强度的大小为   

7．在磁感应强度的大小为2T匀强磁场里,有一根长8m的通电导线, ,这根导线与磁场方向垂直时,所受的安培力为32N，则导线中的电流为    A

8．一根长20cm的通电导线放在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中,导线与磁场方向垂直.若它受到的安培力为4×10-3N则导线中的电流强度是        A若将导线中的电流减小0.05A，则该处的磁感应强度为       T，当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时，磁感应强度为 _____T。

   【综合评价】

1.下列说法中正确的是                                               (     )

A由B= 可知,B与F成正比与IL成反比.

B一小段通电导线在某处不受安培力的作用,则该处磁感应强度一定为零

C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

D.把一小段通电导线放在磁场中某处, , 该处就有磁感应强度. 把一小段通电导线拿走该处就没有磁感应强度

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和方向的物理量

B．磁感应强度的方向与磁场力的方向相同

C．若一小段长为L通以电流为I的导线,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F/IL

D．由定义式B=F/IL可知,电流I越大,导线长度L越长,某点的磁感应强度就越小

3．在实验要求不太高的情况下,可以利用一种叫磁强计的仪器来测量磁感应强度的大小,它的基本原理是:在地磁场中,磁强计的指针(一根小磁针)指向地磁场的水平分量B水平；当待测磁场BX的磁感应强度与垂直地作用在磁强计时指针将偏转一个角度θ，已知B水平的值，测出θ，就可以求出BX。如果已知B水平，如图所示，则BX=          。

4．在磁场中某一点,有一根长1cm的通电导线,导线中的电流为5A,这根导线与磁场方向垂直时,所受的安培力为5×10-2N,求

①磁感应强度的大小；

②这根导线与磁场方向平行时,所受的安培力。

5．在同一水平面内的两导轨互相平行，相距2m，置于磁感应强度大小为1.2T，方向竖直向上的匀强磁场中，一质量为3.6kg的铜棒垂直放在导轨上，当棒中的电流为5A时，棒沿导轨做匀速直线运动，则当棒中的电流为8A时，棒的加速度大小为多少m／s2.

6.如图所示,PQ、MN为水平、平行放置的金属导轨,相距1m,—导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3kg,棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在棒中通入多大的电流?(g取10m/s2)

7.(2002上海)磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫能量密度，其值为B2∕2μ,式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为一常量。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B,一学生用一根端面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl,并测出拉力F,如图，因为所作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B=               。        

【知能准备】

1 电场力  电量  正电荷

2北极 静止

3 安培力  大小 长度

4垂直  磁感应强度   特斯特  矢量  强弱

【同步检测】

1. AC  2 . D  3 .BD  4. B  5 .C   6 . 0.3   7. 2   8. 0.05, 0.4,0.4

【综合评价】

1. C  2.A  3. B水平   4. 1T； 0   5. 2   6. 2    7.