高中人教版 (2019)第十三章 电磁感应与电磁波初步2 磁感应强度 磁通量备课ppt课件

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1．物理意义：描述磁场________和________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的方向，简称为__________方向．
磁场对通电导体也有力的作用，该力的方向是否为磁场方向？【答案】不是磁感应强度方向，二者垂直．
1．电流元：很短的一段通电导线中的______与__________的乘积．2．控制变量法探究影响通电导线受力的因素．如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所处的磁场认为是均匀的．
磁感应强度的定义和大小
(1)保持长度不变，改变__________，观察直导线__________大小来比较磁场力大小．(2)保持电流大小不变，改变磁场中______________，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小．(3)实验结论：直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度l成__________，又与导线中的电流I成________．
“一个电流元垂直放入磁场中的某点，磁感应强度与电流元受到的磁场力成正比，与电流元成反比．”这种说法是否正确，为什么？【答案】这种说法不正确．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，不随电流元大小及电流元所受磁场力的大小的变化而变化．
【答案】C【解析】根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未注明导线放置的方向，A错误．通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，B错误．在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(含大小和方向)都是唯一确定的，与放入的检验通电导线无关，C正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，D错误．
1．定义：匀强磁场中____________和______________的平面面积S的乘积叫磁通量，即Φ＝BS.2．拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的______________与B的乘积表示磁通量．3．单位：国际单位制是__________，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝______________．
有时磁感线由平面一侧穿入，有时磁感线由平面另一侧穿入．如何区别从不同方向穿入的磁通量呢？【答案】可用磁通量的正、负表示．若规定磁感线由正面穿入时磁通量为正，则由反面穿入时磁通量为负．反之亦然．磁通量虽然有正负，但磁通量是标量．
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．nπBR2　　D．nπBr2
【答案】B【解析】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正确．
例1　(多选)把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量之间的关系的是(　　)
电场强度和磁感应强度比较
例2　下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是(　　)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
【答案】A【解析】电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向，磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向．故A错误．
变式2　(多选)关于试探电荷和电流元，下列说法正确的是(　　)A．试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小B．电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小C．试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反D．电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反【答案】AC
1．磁通量的计算．(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直．(2)若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BScs θ.式中Scs θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)．
2．磁通量的正、负．(1)磁通量是标量，但有正、负，若以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即为负值．(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2，则穿过该平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2.3．磁通量的变化量．(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝BΔS.(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔBS.(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1.但此时ΔΦ≠ΔBΔS.
例3　如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10 cm，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C(图中未画出)，圆心均在O处，A线圈的半径为1 cm，共10匝；B线圈的半径为2 cm，只有1匝；C线圈的半径为0.5 cm，只有1匝．
(1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中，A和B线圈中的磁通量改变了多少？(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C线圈中的磁通量改变了多少？
【答案】(1)1.256×10－4 Wb　5.024×10－4 Wb(2)8.4×10－6 Wb
变式3　如图所示，线圈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＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
【答案】0.12 Wb　0.36 Wb【解析】线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥＝Scs 60°＝0.4×0.5 m2＝0.2 m2，穿过线圈的磁通量Φ1＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 Wb.线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 Wb.故磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12| Wb＝0.36 Wb.
磁感应强度是指描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，常用符号B表示，国际通用单位为特斯拉(符号为T)．磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度．在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示，磁感应强度越大表示磁场越强．磁感应强度越小，表示磁场越弱．
例4　如图所示，两根互相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．下列说法正确的是(　　)A．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两点处的磁感应强度方向不同
【答案】C【解析】a、b、c、d四个点的磁感应强度均为M、N两长直导线在各点的磁感应强度的叠加，由安培定则可知，M、N在O点处磁感应强度的方向相同，合磁感应强度竖直向下，不为零，A错误；由对称性可知，a、b两点处，c、d两点处的磁感应强度大小和方向均相同，B错误，C正确；a、c两点处的磁感应强度均垂直于ab连线竖直向下，方向相同，D错误．
2．(多选)关于磁感应强度的大小，下列说法正确的是(　　)A．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大B．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关C．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度一定大D．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度不一定大，与放置方向有关【答案】AD【解析】磁极在磁场中的受力跟放置方向无关，电流在磁场中的受力与放置方向有关．
3．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＝1 T，I＝1 A，l＝1 m，则F一定等于1 ND．若l＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T【答案】A