人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量教课ppt课件

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一、磁感应强度的概念和特点1.磁感应强度的意义及方向性:(1)物理意义:描述_________的物理量。(2)方向: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_____方向。(3)磁感应强度是_____(选填“标量”或“矢量”)。
2.磁感应强度的大小:(1)电流元:很短的一段通电导线中的______与__________的乘积。(2)大小:一个电流元垂直放入磁场中的某点,电流元受到的_______与该_______的比值,B=_____。(3)单位:特斯拉,简称特,符号是T,1 T= ___________。 
二、磁通量1.定义:匀强磁场磁感应强度B和与磁场方向_____的平面面积S的乘积,即Φ=___。2.单位:_____ ,符号Wb,1 Wb=1 _____。
主题一磁感应强度任务1 磁感应强度的方向【生活情境】 条形磁铁放在桌面上,小磁针放在磁铁的不同位置。
【问题探究】(1)不同位置的小磁针北极指向是否相同?提示:指向不同。(2)以上现象说明了什么?提示:条形磁铁周围不同的位置磁场方向不同,也就是磁感应强度方向不同。(3)磁感应强度的方向是怎么规定的?提示:规定小磁针静止的时候N极所指的方向为磁感应强度的方向。
任务2 磁感应强度的大小【实验情境】
【问题探究】观察如图所示“探究影响通电导线受力的因素”的实验,思考以下几个问题:(1)实验装置中, 通电导线应如何放入磁场中? 为什么?提示:通电导线应垂直放入磁场中。只有通电导线与磁场方向垂直时,它所受磁场力才是最大,此时磁场力F与电流元IL的关系最简单,其大小与IL的乘积成正比, 公式F=ILB才成立。
(2)如何根据实验现象判断通电导线所受磁场力F的大小?提示:可以根据通电导线摆动角度的大小来判断所受磁场力F的大小, 摆动角度越大,所受磁场力F越大。(3)影响通电导线受力大小的因素有直导线的长度和电流大小, 实验中是采用什么方法来探究通电直导线受力大小与这两个因素的关系的?提示:采用控制变量法。探究受力大小与直导线长度的关系时, 控制电流大小不变; 探究受力大小与电流大小的关系时, 控制直导线长度不变。
(4)通过实验总结通电直导线受力大小与导线长度、 电流大小的关系。提示:当通电直导线与磁场方向垂直时,它受力的大小既与导线的长度L成正比,又与导线中的电流I成正比,即与I和L的乘积IL成正比,用公式表示就是F=ILB。
【结论生成】1.控制变量法探究影响通电导线受力的因素:(1)长度不变,改变电流大小,通过观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。(2)电流不变,改变磁场中直导线的长度,通过观察直导线摆动角度的大小比较磁场力的大小。(3)结论:直导线与磁场垂直时,它受力大小既与导线的长度L成正比,又与导线中的电流I成正比。
2.对电磁感应强度定义式的理解:(1)对于定义式B= ,不能理解为B与F成正比,与IL成反比。B由磁场本身决定。(2)用 描述磁场强弱时,通电导线必须与磁场方向垂直,因为不垂直时F大小与垂直时不相等。(3)磁感应强度B是矢量,其大小和方向分别表示磁场的强弱和方向,两个磁场叠加时,应遵守矢量运算法则。
【典例示范】关于磁感应强度的方向,下面说法正确的是(　　)A.磁感应强度的方向就是小磁针N极所指的方向B.磁感应强度的方向与小磁针在任何情况下N极的受力方向一致C.磁感应强度的方向由放置在该点的小磁针静止时N极所指方向决定D.若把放置在磁场中的小磁针移走,则该点磁感应强度的方向就会发生变化【解析】选B。磁感应强度的方向,是小磁针N极的受力方向,也是小磁针静止时N极所指方向,A错误,B正确;磁场中某点磁感应强度的方向由磁场本身决定,与小磁针无关,C、D错误。
【素养训练】物理学中,通过引入检验电流来了解磁场力的特性,对检验电流的要求是(　　)A.将检验电流放入磁场,测量其所受的磁场力F,导线长度L,通电电流I,应用公式B= ,即可测得磁感应强度BB.检验电流宜大些C.磁感应强度定义公式B= 只能应用于匀强磁场D.只要满足长度L很短、电流很小、将其垂直放入磁场的条件,公式B= 对任何磁场都适用
【解析】选D。用检验电流来了解磁场,要求检验电流对原来磁场的影响很小,可以忽略,所以导体长度L应很短,电流应很小,为了使得效果明显,检验电流应垂直磁场方向放置,故A、B错误,D正确;磁感应强度的定义式B= 适用于所有磁场,C错误。
【补偿训练】如图所示,长度L=0.10 m的通电直导线位于匀强磁场中,导线与磁场方向垂直。当导线中的电流I=1.0 A时,导线所受安培力的大小F=0.02 N。该匀强磁场的磁感应强度大小为(　　) T　　　 T　　　C.0.1 T　　　D.0.2 T
【解析】选D。因电流与磁场相互垂直,根据F=BIL解得:B= T=0.2 T;故D正确,A、B、C错误。
主题二匀强磁场和磁通量任务1 匀强磁场【生活情境】 如图甲、乙中,除去边缘部分的磁场为匀强磁场,观察思考:
【问题探究】　匀强磁场的磁感线有什么特点?提示:匀强磁场的磁感线是一些间隔距离相同的平行直线。
任务2 磁通量【实验情境】磁通量是既与磁感应强度B和面积S有关,又和磁感应强度B和面积S的夹角有关的物理量,思考并回答以下几个问题:
【问题探究】(1)磁通量的概念是怎样的?提示:在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个与磁场垂直的平面,面积为S,把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量,用Φ表示,即Ф=BS。
(2)如图,当磁场方向与平面成θ角时,磁通量的表达式是怎样的?当磁场与平面平行时,磁通量是多少? 提示:当磁场与平面成θ角时,磁通量Ф=BSsinθ,当磁场与平面平行时,磁通量Φ=0。
【结论生成】磁通量的计算:(1)公式:Φ=BS。适用条件:①匀强磁场。②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Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。如果磁场B不与我们研究的对象垂直,例如图中的S,则有S⊥=Scs θ　Φ=BScs θ 式中Scs θ即为面积S在垂直于磁感线方向上的投影,我们称为“有效面积”。
【典例示范】如图所示,一个单匝线圈abcd水平放置,面积为S,有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,当线圈以ab边为轴转过30°和60°时,穿过线圈的磁通量分别是多少?
【解析】当线圈分别转过30°和60°时,线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同,都有S⊥= ,所以磁通量相同,都等于 。答案: 　
【规律方法】磁通量的两点说明(1)磁通量是标量,但有正负,若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Φ1,反向磁通量为-Φ2(且Φ1>Φ2>0) ,则穿过该平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。
【素养训练】如图所示,框架ABCD面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过框架平面的磁通量为　　　　。若使框架绕OO'转过60°角,则穿过框架平面的磁通量为　　　　　;若从初始位置转过90°角,则穿过框架平面的磁通量为　　　　;若从初始位置转过180°角,则穿过框架平面的磁通量的变化量是　　　　。 
【解析】初始位置Φ1=BS;框架转过60°角时Φ2=BS⊥=BScs 60°= BS;框架转过90°角时Φ3=BS⊥=BScs 90°=0;若规定初始位置磁通量为“正”,则框架转过180°角时磁感线从反面穿出,故末态磁通量为“负”,即Φ4=-BS,所以ΔΦ=|Φ4-Φ1|=|(-BS)-BS|=2BS。答案:BS　 BS　0　2BS
【补偿训练】如图所示,半径为R的圆形线圈共有n匝,其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面。若磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为(　　)A.πBR2　　　　　B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2【解析】选B。磁通量与线圈匝数无关;且磁感线穿过的面积为πr2,而并非πR2,故B项对。
1.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线放在该处时所受磁场力的方向B.小磁针S极所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【解析】选D。磁场中某点的磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向,磁场方向也就是小磁针N极受力的方向。但通电导线受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向,故D正确,A、B、C错误。
2.有一小段通电导线,长为1 cm,导线中电流为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 TC.B≥2 TD.以上情况都有可能【解析】选C。磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的电流。如果通电导线是垂直磁场方向放置的,此时所受磁场力最大F=0.1 N,则该点的磁感应强度B= T=2 T。如果通电导线不是垂直磁场方向放置的,则受到的磁场力小于垂直放置时的受力,垂直放置时受力将大于0.1 N,由定义式可知,B将大于2 T。选项C正确。
3.(2020·浙江7月选考)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2,I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两点与b点距离相等,d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响,则(　　)A.b点处的磁感应强度大小为0B.d点处的磁感应强度大小为0C.a点处的磁感应强度方向竖直向下D.c点处的磁感应强度方向竖直向下
【解析】选C。通电直导线周围产生磁场方向由安培定则判断,如图所示