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人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量示范课课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量示范课课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了复习回顾，定义式，请回答等内容，欢迎下载使用。
1、磁场的性质：对放入其中的磁体或电流会产生磁场力的作用。 2、磁感线：用来形象地描述磁场强弱与方向的一簇曲线。3、地磁场：地球的地理南北极与地磁场的南北相反，但两者并不完全重合，有个夹角，叫地磁偏角。
如何描述磁场的强弱和方向呢?
物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量．
方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向．
电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL。
控制变量法探究影响通电导线受力因素如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的．
(1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小．
(2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小．
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．
定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力（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。
国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特，国际符号是T
1.你对电流元如何理解？
2.磁感应强度由通电导线长度L、电流I及导线受力F决定吗？
B与L、I、F无关，与磁场源本身和该点在磁场中的位置有关
如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。
3.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？
导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。
知识归纳磁感应强度的特点1.磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场,这时L应很短,IL称为“电流元”,相当于静电场中的“试探电荷”。2.磁感应强度是反映磁场强弱的物理量,它是用比值法定义的物理量,由磁场自身决定,与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关。B与L、I、F无关，与磁场源本身和该点在磁场中的位置有关3.因为通电导线取不同方向时,其受力大小不相同,故在定义磁感应强度时,式中F是指通电直导线垂直磁场放置时受到的磁场力。4.磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式:(1)小磁针静止时N极所指的方向,即N极受力的方向。(2)小磁针静止时S极所指的反方向,即S极受力的反方向。(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。5.磁感应强度B为矢量,它有大小及方向,分别表示磁场的强弱与方向。6.磁感应强度的叠加规律:满足平行四边形定则。
一导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是______；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_____。
下列说法中正确的是( )A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B＝IL(F)B．通电导线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．磁感应强度B＝IL(F)只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
C [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，所以是错误的．通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，所以B选项也是错误的．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，选项C正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误．]
实例引导例2(多选)关于磁感应强度方向和电场强度方向,下列说法正确的是( )A.电场强度方向与电荷所受静电力方向相同B.电场强度方向与正电荷所受静电力方向相同C.磁感应强度方向与小磁针N极所受磁场力方向相同D.磁感应强度方向与小磁针静止时N极所指的方向相同解析:物理学上规定正电荷在电场中的受力方向为该点电场方向,小磁针N极受力的方向为该点的磁场方向,亦即小磁针静止时N极所指的方向,故B、C、D正确。答案:BCD
定义：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。
单位：韦伯 (Wb) 1Wb=1T·m²
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方向的投影面积S′=Scsθ与B的乘积表示磁通量．
引申：B＝S/Φ，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度.
知识归纳1.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。例如图中的S,则有S⊥=Scs θ,Φ=BScs θ。
2.磁通量的正、负(1)磁通量是标量,但有正、负,当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,则穿过该平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。3.磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1(1)当B不变,有效面积S变化时,ΔΦ=B·ΔS。(B、S相互垂直时)(2)当B变化,S不变时,ΔΦ=ΔB·S。(B、S相互垂直时)(3)B和S同时变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1。
4.与磁感应强度的联系(1)磁感应强度B主要描述磁场中某点的磁场情况,与位置对应;而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的磁场情况,它与给定面对应。
5.与磁感线条数的关系磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”,当有不同方向的磁感线同时穿过同一面积时,磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数,即此时的磁通量为合磁通量。
实例引导例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:(1)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?(2)若θ=90°,穿过线圈的磁通量为多少?当θ为多大时,穿过线圈的磁通量最大?
解析:(1)线圈在垂直磁场方向上的投影面积
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。(2)θ=90°时,线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥=0,据Φ=BS⊥知,此时穿过线圈的磁通量为零。当θ=0°时,线圈平面与磁场垂直,此时S⊥=S穿过线圈的磁通量最大。
答案:(1)0.12 Wb 0.36 Wb (2)0 θ=0°
变式训练2如图所示,半径为R的圆线圈共有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.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2解析:Φ=BS中S是与磁场垂直的有效面积,所以Φ=πBr2。答案:B
磁场的叠加问题情景导引如图甲所示,A为一根通电的长直导线,则(1)在导线右侧AC区域磁场的方向和大小怎样?(2)如图乙所示,若在虚线C右侧对称地再放一根与A平行的长直导线B,通以同方向等大电流,则AC区域磁场的方向和大小怎样变化?
要点提示:(1)根据安培定则可知,AC区域的磁场方向为垂直纸面向里;离导线越远的地方磁场越弱;(2)当再放置导线B时,AC区域的磁场为A、B导线电流单独存在时产生的磁场的矢量和,遵循矢量合成的平行四边形定则。根据安培定则可知,B导线在AC区域产生的磁场方向为垂直纸面向外,在同一点,A导线的磁场强,因此,AC区域的磁场方向仍为垂直纸面向里,大小比放导线B前小了,离导线A越远,磁场越弱。
知识归纳磁场的叠加规律1.磁场是一种特殊的物质,几种磁场可以共同占有同一空间。2.当空间内有几种磁场时,空间中某点的磁感应强度等于每种磁场单独存在时在该点产生的磁感应强度的矢量和。
实例引导例4如图所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是( )A.a点B.b点C.c点D.d点
解析:两电流在该点的合磁感应强度为0,说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系。根据安培定则可知,在两电流的同侧磁感应强度方向相反,则为a或c,又I1>I2,故该点距I1远,距I2近,应为c点,选项C正确;I1(或I2)在d点产生的磁感应强度B1(或B2)的方向与d和导线的连线垂直,如图所示,合磁感应强度不为0,选项D错误。答案:C
规律方法 磁场叠加问题的解决思路1.应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向(过该点磁感线的切线方向,即与点和导线的连线垂直)。2.根据平行四边形定则,利用合成法或正交分解法进行合成,求得合磁感应强度。
变式训练3(多选)3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的3个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3,下列说法正确的是( )A.B1=B2
2.如图所示,两根相互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。关于以上几点处的磁场,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的方向不同
解析:根据安培定则判断磁场方向,再结合矢量的合成知识求解。根据安培定则判断:两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下,O点处的磁感应强度不为零,故A选项错误;a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故B选项错误;根据对称性,c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故C选项正确;a、c两点处的磁感应强度方向相同,故D选项错误。答案:C
3.(多选)一等腰直角三棱柱如图所示,其中底面abcd为正方形,边长为L,它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下面说法正确的是( )A.通过abcd平面的磁通量大小为L2·B
C.通过abfe平面的磁通量大小为零D.通过整个三棱柱的磁通量为零
1、磁场的性质：对放入其中的磁体或电流会产生磁场力的作用。 2、磁感线：用来形象地描述磁场强弱与方向的一簇曲线。3、地磁场：地球的地理南北极与地磁场的南北相反，但两者并不完全重合，有个夹角，叫地磁偏角。
如何描述磁场的强弱和方向呢?
物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量．
方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向．
电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL。
控制变量法探究影响通电导线受力因素如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的．
(1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小．
(2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小．
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．
定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力（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。
国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特，国际符号是T
1.你对电流元如何理解？
2.磁感应强度由通电导线长度L、电流I及导线受力F决定吗？
B与L、I、F无关，与磁场源本身和该点在磁场中的位置有关
如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。
3.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？
导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。
知识归纳磁感应强度的特点1.磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场,这时L应很短,IL称为“电流元”,相当于静电场中的“试探电荷”。2.磁感应强度是反映磁场强弱的物理量,它是用比值法定义的物理量,由磁场自身决定,与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关。B与L、I、F无关，与磁场源本身和该点在磁场中的位置有关3.因为通电导线取不同方向时,其受力大小不相同,故在定义磁感应强度时,式中F是指通电直导线垂直磁场放置时受到的磁场力。4.磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式:(1)小磁针静止时N极所指的方向,即N极受力的方向。(2)小磁针静止时S极所指的反方向,即S极受力的反方向。(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。5.磁感应强度B为矢量,它有大小及方向,分别表示磁场的强弱与方向。6.磁感应强度的叠加规律:满足平行四边形定则。
一导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是______；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_____。
下列说法中正确的是( )A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B＝IL(F)B．通电导线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．磁感应强度B＝IL(F)只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
C [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，所以是错误的．通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，所以B选项也是错误的．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，选项C正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误．]
实例引导例2(多选)关于磁感应强度方向和电场强度方向,下列说法正确的是( )A.电场强度方向与电荷所受静电力方向相同B.电场强度方向与正电荷所受静电力方向相同C.磁感应强度方向与小磁针N极所受磁场力方向相同D.磁感应强度方向与小磁针静止时N极所指的方向相同解析:物理学上规定正电荷在电场中的受力方向为该点电场方向,小磁针N极受力的方向为该点的磁场方向,亦即小磁针静止时N极所指的方向,故B、C、D正确。答案:BCD
定义：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。
单位：韦伯 (Wb) 1Wb=1T·m²
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方向的投影面积S′=Scsθ与B的乘积表示磁通量．
引申：B＝S/Φ，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度.
知识归纳1.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。例如图中的S,则有S⊥=Scs θ,Φ=BScs θ。
2.磁通量的正、负(1)磁通量是标量,但有正、负,当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,则穿过该平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。3.磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1(1)当B不变,有效面积S变化时,ΔΦ=B·ΔS。(B、S相互垂直时)(2)当B变化,S不变时,ΔΦ=ΔB·S。(B、S相互垂直时)(3)B和S同时变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1。
4.与磁感应强度的联系(1)磁感应强度B主要描述磁场中某点的磁场情况,与位置对应;而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的磁场情况,它与给定面对应。
5.与磁感线条数的关系磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”,当有不同方向的磁感线同时穿过同一面积时,磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数,即此时的磁通量为合磁通量。
实例引导例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:(1)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?(2)若θ=90°,穿过线圈的磁通量为多少?当θ为多大时,穿过线圈的磁通量最大?
解析:(1)线圈在垂直磁场方向上的投影面积
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。(2)θ=90°时,线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥=0,据Φ=BS⊥知,此时穿过线圈的磁通量为零。当θ=0°时,线圈平面与磁场垂直,此时S⊥=S穿过线圈的磁通量最大。
答案:(1)0.12 Wb 0.36 Wb (2)0 θ=0°
变式训练2如图所示,半径为R的圆线圈共有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.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2解析:Φ=BS中S是与磁场垂直的有效面积,所以Φ=πBr2。答案:B
磁场的叠加问题情景导引如图甲所示,A为一根通电的长直导线,则(1)在导线右侧AC区域磁场的方向和大小怎样?(2)如图乙所示,若在虚线C右侧对称地再放一根与A平行的长直导线B,通以同方向等大电流,则AC区域磁场的方向和大小怎样变化?
要点提示:(1)根据安培定则可知,AC区域的磁场方向为垂直纸面向里;离导线越远的地方磁场越弱;(2)当再放置导线B时,AC区域的磁场为A、B导线电流单独存在时产生的磁场的矢量和,遵循矢量合成的平行四边形定则。根据安培定则可知,B导线在AC区域产生的磁场方向为垂直纸面向外,在同一点,A导线的磁场强,因此,AC区域的磁场方向仍为垂直纸面向里,大小比放导线B前小了,离导线A越远,磁场越弱。
知识归纳磁场的叠加规律1.磁场是一种特殊的物质,几种磁场可以共同占有同一空间。2.当空间内有几种磁场时,空间中某点的磁感应强度等于每种磁场单独存在时在该点产生的磁感应强度的矢量和。
实例引导例4如图所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是( )A.a点B.b点C.c点D.d点
解析:两电流在该点的合磁感应强度为0,说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系。根据安培定则可知,在两电流的同侧磁感应强度方向相反,则为a或c,又I1>I2,故该点距I1远,距I2近,应为c点,选项C正确;I1(或I2)在d点产生的磁感应强度B1(或B2)的方向与d和导线的连线垂直,如图所示,合磁感应强度不为0,选项D错误。答案:C
规律方法 磁场叠加问题的解决思路1.应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向(过该点磁感线的切线方向,即与点和导线的连线垂直)。2.根据平行四边形定则,利用合成法或正交分解法进行合成,求得合磁感应强度。
变式训练3(多选)3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的3个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3,下列说法正确的是( )A.B1=B2
2.如图所示,两根相互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。关于以上几点处的磁场,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的方向不同
解析:根据安培定则判断磁场方向,再结合矢量的合成知识求解。根据安培定则判断:两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下,O点处的磁感应强度不为零,故A选项错误;a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故B选项错误;根据对称性,c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故C选项正确;a、c两点处的磁感应强度方向相同,故D选项错误。答案:C
3.(多选)一等腰直角三棱柱如图所示,其中底面abcd为正方形,边长为L,它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下面说法正确的是( )A.通过abcd平面的磁通量大小为L2·B
C.通过abfe平面的磁通量大小为零D.通过整个三棱柱的磁通量为零
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